Blog de la compañía TI LMH32401IRGTR Amplificador de transimpedencia de salida diferencial de ganancia programable de extremo único

TICEn el caso de las personas con discapacidad:Amplificador de transimpedancia de salida diferencial de un solo extremo de ganancia programable

La Comisión consideró que los importes procedentes de China no constituían ayuda estatal en el sentido del artículo 2 del Reglamento de base.Suministros/Reciclos TIEn el caso de las personas con discapacidad:Un amplificador de transimpedencia de ganancia programable de alto rendimiento (PGA) diseñado para la conversión de entrada de un solo extremo a salida diferencial.Específicamente diseñados para aplicaciones de detección óptica de alta velocidad y procesamiento de señales, aprovecha la ganancia programable, ancho de banda amplio, bajo ruido y alta integración para ofrecer un rendimiento excepcional.y comunicaciones ópticas de alta velocidad donde la precisión de la señal y la velocidad de respuesta son críticas, sirve como una solución de amplificación front-end ideal para los sistemas de receptores optoelectrónicos modernos.

I. Principales aspectos de laEn el caso de las personas con discapacidad:Dispositivo

El LMH32401IRGTR es básicamente un amplificador de transimpedencia de un solo canal.Su función principal es convertir las señales de corriente débil generadas por sensores de salida de corriente como los fotodiodos en señales de voltaje con alta velocidad y baja distorsiónSu estructura de salida diferencial mejora la resistencia a las interferencias, al tiempo que admite un cambio de ganancia programable para adaptarse a aplicaciones con intensidades de luz o amplitudes de señal variables.Encasado en un paquete VQFN compacto de 16 pines de 3 mm × 3 mm, el dispositivo facilita el diseño de PCB de alta densidad.satisfacer los requisitos medioambientales para aplicaciones industriales y automotrices seleccionadas.

Como producto clave en la serie de amplificadores de alta velocidad de TI, elEn el caso de las personas con discapacidad:Incorpora múltiples módulos funcionales prácticos, lo que permite un funcionamiento estable sin circuitos periféricos complejos.Esto reduce significativamente la complejidad y el costo del diseño del sistema al tiempo que mantiene un control de baja potencia, lo que lo hace adecuado para aplicaciones de dispositivos portátiles y de baja potencia.

II. Parámetros técnicos básicos y ventajas de rendimiento de los sistemas deEn el caso de las personas con discapacidad:

(1) Parámetros técnicos básicos

Los parámetros de rendimiento del LMH32401IRGTR giran en torno a tres capacidades principales: alta velocidad, bajo ruido y ganancia programable.CPD = 1pF, RL=100Ω, TA=25°C) se ajustan con precisión a los requisitos de las aplicaciones reales:

- Ganancia de transimpedencia programable: admite el cambio de ganancia de 2kΩ y 20kΩ con una ganancia predeterminada de 2kΩ.Los usuarios pueden configurar de forma flexible la ganancia a través del pin GAIN externo para acomodar señales de corriente de entrada de amplitudes variables.

- Rendimiento del ancho de banda: a 2kΩ de ganancia, el ancho de banda de transimpedencia de circuito cerrado alcanza 450MHz; a 20kΩ de ganancia, el ancho de banda es 275MHz, ambos ofrecen una capacidad de respuesta de alta frecuencia excepcional;

- Rendimiento de ruido: a 2 kΩ de ganancia, el ruido de referencia de entrada es de sólo 250 nARMS; a 20 kΩ de ganancia, el ruido de referencia de entrada cae a 49 nARMS, mejorando significativamente la precisión de detección de señales débiles;

- Velocidad de conmutación: a 2 kΩ de ganancia, el tiempo de subida/baja es tan bajo como 0,8ns; a 20 kΩ de ganancia, el tiempo de subida/baja es de 1,3ns, lo que permite la captura de señales transitorias de alta velocidad;

- Características de salida: swing de salida alcanza 1,5 VPP, capaz de conducir directamente cargas de 100Ω.simplificación del diseño de la cadena de señales;

- Suministro de energía y consumo de energía: funcionamiento de un solo suministro con un rango de voltaje de 3 V a 3,45 V, tensión de alimentación típica de 3,3 V, corriente de quiescencia de aproximadamente 30 mA. Soporta el modo de baja potencia;puede desactivarse mediante el pin EN durante el funcionamiento en reposo para ahorrar energía.

- Parámetros adicionales: rango de corriente continua de entrada de hasta 60 ~ 72μA, corriente de accionamiento lineal de salida típica (sink/fuente) de 26,6 mA, impedancia de salida diferencial de aproximadamente 21Ω,y excelente ratio de rechazo de modo común (CMRR).

(II) Ventajas de rendimiento básicas

1- Ganancias programables para la adaptabilidad a múltiples escenarios

ElEn el caso de las personas con discapacidad:Incorpora un módulo de control de ganancia programable.permite cambiar rápidamente entre los ajustes de ganancia de 2kΩ y 20kΩ sin necesidad de reemplazo de resistencia externa o rediseño de circuitoEsta flexibilidad permite la adaptación a escenarios de fotodetección bajo intensidades luminosas variables:el modo de baja ganancia de 2kΩ evita la saturación de la señal- En condiciones de iluminación débil con señales de entrada débiles, el cambio al modo de alta ganancia de 20 kΩ amplifica la amplitud de la señal.- El rendimiento de bajo ruido asegura que la precisión de detección de señales débiles permanezca intacta.

2Diseño de alta velocidad y bajo ruido para un procesamiento de señales de alta frecuencia optimizado

ElEn el caso de las personas con discapacidad:está específicamente optimizado para el procesamiento de señales optoelectrónicas de alta velocidad, con un ancho de banda máximo de 450 MHz y una velocidad de conmutación rápida de 0,8ns,Captura sin esfuerzo señales de corriente transitoria de alta frecuencia en aplicaciones como lidar y comunicaciones ópticas de alta velocidad sin distorsiones significativas de la señalAl mismo tiempo, su ruido de referencia de entrada extremadamente bajo (hasta 49 nARMS) suprime eficazmente el ruido ambiental y las interferencias inducidas por el dispositivo.mejora significativa de la relación señal-ruido (SNR)Esto resuelve los problemas de ruido durante la amplificación de señales optoelectrónicas débiles, por lo que es particularmente adecuado para aplicaciones de detección de alta precisión en entornos de poca luz.

3Arquitectura de entrada a salida diferencial de extremo único con excelente rechazo de ruido

ElEn el caso de las personas con discapacidad:emplea una entrada de extremo único para la arquitectura de salida diferencial. Su entrada de extremo único se interfaz directamente con dispositivos de detección de corriente como los fotodiodos,eliminando la necesidad de circuitos adicionales de conversión de señalesLa salida diferencial suprime eficazmente el ruido de modo común y la interferencia electromagnética (EMI), mejorando la estabilidad de transmisión de la señal.Esto lo hace particularmente adecuado para la transmisión de señales a larga distancia y aplicaciones en entornos electromagnéticos complejosAdemás, la salida del diferencial puede conducir directamente el puerto de entrada del diferencial de un ADC sin necesidad de circuitos de conversión de diferencial adicionales,simplificar el diseño de la cadena de señales al mismo tiempo que se mejora la exactitud de muestreo del ADC.

4La alta integración reduce los costos de diseño del sistema

ElEn el caso de las personas con discapacidad:Incorpora múltiples módulos funcionales prácticos que permiten un funcionamiento estable sin componentes externos complejos:

- Un circuito integrado de abrazadera de protección de 100 mA evita el daño del dispositivo por sobrecarga de entrada o de corriente transitoria, al tiempo que permite una rápida recuperación de las condiciones de sobrecarga, mejorando la robustez del sistema.Los circuitos integrados de cancelación de luz ambiente (ALC) reemplazan los condensadores de acoplamiento CA entre los fotodiodos y los amplificadoresEste circuito puede desactivarse a través del pin IDC_EN para adaptarse a los requisitos de acoplamiento de CC.La funcionalidad de multiplexación de salida integrada permite multiplexar múltiples dispositivos LMH32401IRGTR a un solo ADC a través del control de baja potencia del pin EN, facilitando la multiplexación de señales multicanal en división de tiempo para reducir aún más el coste y la huella del sistema.

5Control de baja potencia para aplicaciones portátiles

ElEn el caso de las personas con discapacidad:admite un modo de baja potencia. Cuando el amplificador no está en uso, el pin EN puede colocar el dispositivo en un estado de baja potencia. Durante este estado, los pines de salida entran en una condición de alta impedancia,Reducción significativa de la corriente estática y conservación efectiva de la potenciaEsta característica permite la compatibilidad con dispositivos de baja potencia como telémetros láser portátiles y sistemas LiDAR portátiles, extendiendo el tiempo de ejecución del dispositivo.el estado de salida de alta impedancia facilita la multiplexación con múltiples dispositivos, mejorando la integración del sistema.

III. Módulos funcionales clave de lasEn el caso de las personas con discapacidad:

(1) Módulo de control de ganancia programable

El módulo de control de ganancia programable es uno de los módulos centrales del LMH32401IRGTR.el dispositivo funciona en el modo de ganancia predeterminado de 2kΩEl proceso de conmutación de la ganancia es rápido y sin fallas.garantizar la transmisión ininterrumpida de la señal y cumplir con los requisitos de acondicionamiento de la señal en condiciones de luz dinámicamente cambiantesEste diseño integrado elimina la necesidad de chips adicionales de control de ganancia o redes de resistencias externas.simplificar el diseño del circuito al tiempo que garantiza una precisión de ganancia estable y minimiza los efectos de la deriva de temperatura en la ganancia.

(II) Módulo de cancelación de la luz ambiente (ALC)

El módulo de cancelación de luz ambiente es una optimización especializada para escenarios de detección optoelectrónica.luz solar, iluminación interior), evitando la saturación de la salida del amplificador causada por la intensa luz ambiente y mejorando el rango dinámico del sistema.Este módulo puede reemplazar directamente el condensador de acoplamiento de CA colocado tradicionalmente entre el fotodiodo y el amplificador, ahorrando espacio en el diseño del PCB y reduciendo los costes de los componentes.ofreciendo una adaptación flexible a las diferentes necesidades de diseño de circuitosEl módulo ALC opera en un ancho de banda amplio sin afectar la transmisión de señal de alta frecuencia, garantizando la integridad de la señal fotoeléctrica.

(3) Bloqueo de protección y módulo de control de baja potencia

El circuito de sujeción de protección integrado de 100mA limita la amplitud de corriente durante la sobrecarga de entrada, salvaguardando las etapas de entrada y salida del amplificador de daños.Permite una rápida recuperación al funcionamiento normal en condiciones de sobrecargaEl módulo de control de baja potencia se gestiona a través del pin EN.Cuando el alfiler EN se tire hacia arriba, el dispositivo entra en modo de baja potencia con salida de alta impedancia.Esta característica no sólo permite el control del consumo de energía, sino que también facilita la adquisición de señales multicanalMediante el control de la división de tiempo del pin EN, múltiples amplificadores pueden ser multiplexados, reduciendo los costos de hardware del sistema y el consumo de energía.

(IV) Módulo del controlador de salida diferencial

El módulo de conductor de salida diferencial emplea un diseño de alta oscilación y alta velocidad con un oscilación de salida de 1,5 Vpp, capaz de conducir directamente una carga de 100Ω sin necesidad de amplificadores tampón adicionales.El módulo presenta una excelente relación de rechazo de modo común (CMRR), suprimiendo eficazmente el ruido de modo común para mejorar la estabilidad de la transmisión de la señal.minimizar la distorsión y la interferencia acústica durante la conversión de la señal para mejorar la precisión del muestreo del ADCCon una baja impedancia de salida y una fuerte capacidad de conducción de carga, el módulo de conductor ofrece una gran flexibilidad para adaptarse a varios diseños de circuitos aguas abajo.

- ¿Qué es esto?En el caso de las personas con discapacidad:Circuito de aplicación típico

El LMH32401IRGTR se utiliza típicamente para amplificar señales optoelectrónicas en receptores LiDAR y telémetros láser.centrado alrededor de un fotodiodo,En el caso de las personas con discapacidad:El enfoque de diseño específico es el siguiente:

1. Circuito de entrada: el ánodo del fotodiodo está conectado a tierra, mientras que su cátodo se conecta al pin IN + del LMH32401IRGTR. El pin IN se conecta a un nivel de referencia (por ejemplo, GND o un voltaje de sesgo fijo),que forman una estructura de entrada de un solo extremoUn pequeño condensador está conectado en paralelo a través del fotodiodo para suprimir el ruido de alta frecuencia.

2Control de ganancia: el pin GAIN se conecta a VDD (3.3V) o GND a través de una resistencia para lograr configuraciones de ganancia fijas de 20kΩ o 2kΩ.el pin GAIN puede conectarse a un pin GPIO de MCU para el control del software.

3. Función habilitada: el pin EN se conecta a un pin GPIO del MCU para controlar el modo activo/baja potencia del dispositivo en función de los requisitos del sistema.El pin IDC_EN deberá estar elevado para permitir la supresión de la luz ambiente y evitar las interferencias de la luz ambiente..

4. Potencia y tierra: VDD1 y VDD2 están conectados a una fuente de alimentación de 3,3 V. Un condensador de desacoplamiento de 0,1 μF y 10 μF está conectado en paralelo cerca de los pines de alimentación para suprimir el ruido de la fuente de alimentación.El pin GND utiliza la conexión a tierra de un solo punto y está conectado al terminal de tierra del fotodiodo para reducir el ruido del bucle de tierra.

5. Circuito de salida: OUT+ y OUT- se conectan directamente a los pines de entrada diferenciales del ADC. El voltaje de referencia del ADC está configurado para que coincida con el pin VOCM del LMH32401IRGTR para garantizar la compatibilidad de la señal.Si el ADC utiliza una entrada de un solo extremo, se puede utilizar un circuito de conversión diferencial a unido para la conexión.

- ¿ Qué es eso?En el caso de las personas con discapacidad:Escenarios de aplicación

Aprovechando su alta velocidad, bajo ruido, ganancia programable y alta integración, elEn el caso de las personas con discapacidad:se dirige principalmente a aplicaciones de detección optoelectrónica de alta velocidad y procesamiento de señales, incluidas:

- LiDAR: sirve como un amplificador frontal para receptores, amplificando las señales de corriente débil de los fotodetectores.que permite la detección de distancias a gran velocidad.

- Sistemas de alcance láser: compatibles con telémetros láser portátiles y equipos industriales de alcance láser,amplificando las débiles señales fotoeléctricas reflejadas por los láseres para mejorar la precisión de los rangos y la velocidad de respuesta.

- Comunicaciones ópticas de alta velocidad: sirve como amplificador frontal para módulos de receptores de fibra óptica (ROSA), amplificando las señales de corriente débil de los fotodiodos.Apto para módulos ópticos de alta velocidad, transceptores de fibra óptica y equipos similares;

- Automatización industrial Detección fotoeléctrica: Amplifica las señales de los sensores industriales (por ejemplo, interruptores fotoeléctricos, codificadores fotoeléctricos), que se adaptan a la velocidad alta,escenarios de inspección industrial de alta precisión;

- Equipos médicos y científicos: compatibles con los escáneres PET, la tomografía de coherencia óptica (TOC), los espectrómetros de alta velocidad,con un diámetro de diámetro superior a 20 mm,;

- Sensores 3D y escaneo de códigos de barras: Procesan señales optoelectrónicas para cámaras 3D y escáneres de códigos de barras, mejorando la precisión de detección y la velocidad de respuesta.

VIII. El Consejo EuropeoEn el caso de las personas con discapacidad:Resumen de las actividades

El TI LMH32401IRGTR es un amplificador de transimpedencia de ganancia programable diseñado específicamente para escenarios de detección optoelectrónica de alta velocidad.alta integración, y una gran flexibilidad.Suporta la conmutación de ganancia programable entre 2kΩ y 20kΩ, convierte las entradas de un solo extremo en salidas diferenciales,y incorpora módulos prácticos como la cancelación de la luz ambienteCon un ancho de banda máximo de 450 MHz, un ruido mínimo de referencia de entrada de 49nARMS,y velocidad de conmutación más rápida de 0.8ns, se adapta perfectamente a aplicaciones de gama media a alta como lidar, alcance láser, comunicaciones ópticas de alta velocidad y detección fotoeléctrica industrial.Es la solución de amplificación front-end preferida para los sistemas de recepción optoelectrónica modernos.