Elektroda.pl
Elektroda.pl
X
Proszę, dodaj wyjątek dla www.elektroda.pl do Adblock.
Dzięki temu, że oglądasz reklamy, wspierasz portal i użytkowników.

Co się stanie jeśli wykorzystamy tylko jedno wyjście wzmacniacza symetrycznego?

ghost666 25 Mar 2015 12:13 2838 0
  • W wielu aplikacjach konieczna jest konwersja sygnałów różnicowych do niesymetrycznych. Przykładami tego mogą być bufory dedykowane do układów RF DAC lub drivery transmisji poprzez kable koncentryczne. W większości wypadków wystarcza tutaj zastosowanie zwykłego transformatora, jednakże w niektórych aplikacjach taki element się nie sprawdzi. Jeśli jesteśmy w takiej właśnie sytuacji, to czy w pełni symetryczny wzmacniacz (FDA) może się sprawdzić? Odpowiedź jest jedna - stanowcze może...?

    Dla przypomnienia, standardowy układ FDA ma dwa wyjścia. Zazwyczaj wykorzystuje się tylko pierwsze z nich, które daje różnicę sygnałów na wejściu. Drugie wyjście często nazywa się pasożytniczym. Sygnał na nim jest średnią z wartości obecnej na wejściach układów. Stałe napięcie współbieżne jest istotne, jednakże jego różniczka powinna być równa zero, co oznacza, że nie może w napięciu współbieżnym występować składowa zmienna. To jednakże nie jest problemem w opisywanej aplikacji.

    Przyjrzymy się przykładowi. Układ scalony LMH5401 to w pełni symetryczny wzmacniacz, charakteryzujący się niezwykle szerokim pasmem pracy. Odpowiedź impulsowa tego układu pokazana jest na rysunku pierwszym, poniżej. Po lewej stronie pokazano odpowiedź impulsową różnicową, natomiast po prawej stronie odpowiedź napięcia współbieżnego.

    Co się stanie jeśli wykorzystamy tylko jedno wyjście wzmacniacza symetrycznego?
    Rysunek 1. Odpowiedź impulsowa układu LMH5401 (po lewej) i jego napięcie współbieżne (po prawej).


    Teraz, gdy już wiemy, jak zachowuje się układ w dwóch podstawowych trybach pracy tego FDA, przyjrzyjmy się dwóm alternatywnym wykorzystaniem wyjść: samo Out+ oraz samo Out-. Póki co, spójrzmy, jak wyglądać będzie odpowiedź impulsowa układu, jeśli wykorzystamy tylko jedno z tych wyjść. Dla układu FDA wzmocnienie w zamkniętej pętli sprzężenia przy wykorzystaniu tylko jednego wyjścia będzie mniejsze o 6 dB. Z wykorzystaniem układu takiego jak LMH5401 można zniwelować ten efekt wykorzystując zewnętrzny opornik, umożliwiając ustawienie dwukrotnie większego (czyli o 6 dB) wzmocnienia. Z drugiej strony, jeśli chcemy wykorzystać FDA jako tłumik, to zmniejszenie wzmocnienia jest poważnym plusem.

    W takiej sytuacji ulegnie zmianie napięcie współbieżne. Jak łatwo zauważyć, zmiana aplikacji układu powoduje, że definiowanie napięcia współbieżnego w klasyczny sposób przestaje mieć sens, a napięcie współbieżne na wyjściu jest równe temu na wejściu.

    Aby dowiedzieć się więcej na temat jakości pracy układu, musimy przeprowadzić precyzyjniejsze pomiary niż te przedstawione na rysunku pierwszym. Z wykorzystaniem analizatora widma możliwe jest dokonanie pomiaru poziomu zniekształceń układu dla pojedynczego tonu. Na rysunku drugim zaprezentowano wyniki takich pomiarów dla opisywanego układu LMH5401.

    Co się stanie jeśli wykorzystamy tylko jedno wyjście wzmacniacza symetrycznego?
    Rysunek 2. Zniekształcenia mierzone na wyjściu różnicowym i niesymetrycznym.


    Rysunek drugi pokazuje, że niesymetryczne wyjścia nie zapewniają takiej liniowości jak różnicowe. Napięcie w obu przypadkach wynosi 2 Vp-p, co jest równoznaczne z napięciem 4 Vp-p na wyjściu różnicowym.

    Jest to poważna wada takiej aplikacji układu FDA. Aby jeszcze dokładniej porównać wyniki, zmniejszono amplitudę sygnału tak, aby warunki pracy z wyjściem różnicowym i asymetrycznym były porównywalne. Na rysunku trzecim pokazano, co stanie się z poziomem zniekształceń, jeżeli zmniejszy się amplitudę pracy do takiego samego poziomu dla wyjść różnicowych i asymetrycznych.

    Co się stanie jeśli wykorzystamy tylko jedno wyjście wzmacniacza symetrycznego?
    Rysunek 3. Zniekształcenia mierzone na wyjściu różnicowym i niesymetrycznym.


    Jak widać na rysunku trzecim, zniekształcenia trzeciego rzędu (HD3) są podobne co do poziomu dla wyjść różnicowych i asymetrycznych, jeśli weźmie się pod uwagę różnicę w amplitudzie. Jednakże jeśli spojrzymy na zniekształcenia drugiego rzędu (HD2), to już nie są one tak porównywalne. Jest to podstawową wadą wykorzystywania takiego wzmacniacza z jednym tylko wyjściem. Zniekształcenia drugiego rzędu znoszą się nawzajem, jeśli korzystamy z sygnału różnicowego, to wykorzystanie tylko jednego z wyjść niestety nie daje tego efektu i zniekształcenia te pozostają na takim samym, wysokim poziomie.

    Co się stanie jeśli wykorzystamy tylko jedno wyjście wzmacniacza symetrycznego?
    Rysunek 4. Schemat układu testowego.


    Podsumowując, o ile możliwe jest wykorzystanie układu FDA do konwersji z sygnału różnicowego do asymetrycznego, to sprawdzi się to tylko w niektórych aplikacjach, gdzie częstotliwości i amplitudy nie będą za duże oraz gdy zniekształcenia drugiego rzędu sygnału wyjściowego nie są krytyczną wartością.

    Źródło:

    http://e2e.ti.com/blogs_/b/analogwire/archive...ou-use-only-one-differential-amplifier-output

    Fajne! Ranking DIY
    Potrafisz napisać podobny artykuł? Wyślij do mnie a otrzymasz kartę SD 64GB.
    O autorze
    ghost666
    Tłumacz Redaktor
    Offline 
    Fizyk z wykształcenia. Po zrobieniu doktoratu i dwóch latach pracy na uczelni, przeszedł do sektora prywatnego, gdzie zajmuje się projektowaniem urządzeń elektronicznych i programowaniem. Od 2003 roku na forum Elektroda.pl, od 2008 roku członek zespołu redakcyjnego.
    ghost666 napisał 9836 postów o ocenie 8049, pomógł 157 razy. Mieszka w mieście Warszawa. Jest z nami od 2003 roku.