特征阻抗理解

呜呼哀哉

特征阻抗理解 [复制链接]

 

如下图，这个是CFA运放，THS3001的测试原理图，图中输入口那个50欧姆是实际存在的电阻，还是接口的特征阻抗？

其余问题：

1.对于理想电压信号源，内阻无穷小，可实际电压源都是有内阻的几欧姆到几十欧姆都是有的，这样为得到实际的源电压，实际负载越大越好吧，毕竟不是要得到功率，不会与源阻抗相同？

2.哪位仁兄对CFA理解比较透彻，这个器件带宽很宽的，实际接RF=RG=1K，示波器测试同相端有1V方波，实际输出却是一个尖后面0.1V左右，感觉是没工作吗？

3.最近烦恼的一个问题，一个0.6us宽的信号，25V左右，要按5：1衰减，不仅要测试幅值还要测试宽度，电压型运放不现实啊！有什么好的方案吗？无源衰减器不行的，后面的ADC输入阻抗不会这么大。

 

感谢各位了

gmchen

先回答第一个问题。

那个50欧的电阻是实际电阻，并不是接口的特征阻抗。由于CFA通常用于高速信号，必须考虑信号源、放大器以及连接电缆之间的阻抗匹配，这个电阻就是一个匹配电阻。

chunyang

50欧电阻是实际存在的，为了与传输电缆实现阻抗匹配。

关于你的其它问题：

1、必须考察信号源的频率，对于高频信号源，不能拿直流或低频信号源的概念来套。这是因为传输导线的分布参数会对信号造成影响，甚至是非常显著的影响。你说的只是直流或足够低频的情况。

2、用的具体什么电路？信号频率多少？

3、电阻衰减加运放缓冲。

gmchen

再回答第二个问题。

若是低频电路，通常不会考虑阻抗匹配问题，放大器的输出就当作电压源处理，低频信号源的输出也当作电压源处理。

但是对于高频信号，要考虑阻抗匹配问题，否则信号的反射会使得信号产生很大的畸变。高频信号通常都默认50欧作为输入输出阻抗，传输电缆的特性阻抗也多为50欧，测试仪器基本上也都默认50欧。在这种情况下，图中的50欧电阻就是放大器的输入电阻，也是测试仪器的终端阻抗。实际加到放大器输入端的电压是信号源电压的一半。但是高频信号发生器通常就按照这个匹配阻抗来标定其输出，也就是说，若信号发生器的输出标示为1mV，那么它指的就是在50欧负载上得到的电压是1mV，如果将负载开路，可以测量到此时的输出电压为2mV.

gmchen

再回答第三个问题。

这个器件带宽很宽的，实际接RF=RG=1K，示波器测试同相端有1V方波，实际输出却是一个尖后面0.1V左右，感觉是没工作吗？

这个问题中包含有2个子问题。

第一个子问题是：“实际接RF=RG=1K”，这个阻值是不合适的。CFA有一个很重要的特征，就是其带宽很宽且增益变化对带宽的影响很小。但是这个特征对于反馈电阻的大小是有比较严格的要求的。查THS3001的数据手册可知，当放大器的增益为+2（就是楼主的电路）时，合适的反馈电阻在680欧到750欧之间（可参见THS3001数据手册的图28与图29），采用1k欧电阻会大幅度降低放大器的高频响应。

关于CFA的详细讨论，可以参考拙文https://bbs.eeworld.com.cn/thread-512862-1-1.html

gmchen

第2个子问题是“示波器测试同相端有1V方波，实际输出却是一个尖后面0.1V左右”

关于这个问题，最好是贴出完整的实际电路以及示波器波形、以及测试时的电源电压、信号频率等参数，否则很难回答。

gmchen

第4个问题，“0.6us宽的信号，25V左右，要按5：1衰减，不仅要测试幅值还要测试宽度”

这个信号其实还好啦。电阻衰减，但是要做好电容补偿，然后用高速运放（或高速缓冲器）缓冲一下就可以送ADC了。

呜呼哀哉

gmchen 发表于 2022-6-23 16:46 再回答第三个问题。 这个器件带宽很宽的，实际接RF=RG=1K，示波器测试同相端有1V方波，实际输出却是一个 ...

原理图如下，这个是刚开始的时候实际参数

这个是实物照片

开始的时候，按原理图参数焊接，没注意，过不超过1分钟，运放均冒烟了。

后来拆了那个电源模块换成正负5V的，换了个新的芯片，工作正常，不过这颗料输出距电源轨2V，没法输出到5V.

RF=RG=1K后，±15V上电，没再冒烟，结果就是感觉没工作，输出那个波形感觉是寄生耦合过来的。

呜呼哀哉

gmchen 发表于 2022-6-23 16:55 第4个问题，“0.6us宽的信号，25V左右，要按5：1衰减，不仅要测试幅值还要测试宽度” 这个信 ...

这个点子不错，手头刚好有BUF634，我查查电源引脚，与输出引脚。

另外这个电阻分压加补偿电容比较难，有建议吗？

实物中电阻上面并电容了，改版的话计划在电阻的两个引脚做文章，一个在顶层铺地，一个在底层，构成电容。

呜呼哀哉

gmchen 发表于 2022-6-23 16:29 再回答第二个问题。 若是低频电路，通常不会考虑阻抗匹配问题，放大器的输出就当作电压源处理，低频信号 ...

这个高频低频大概怎么界定，假设一个周期单脉冲方波信号，周期10HZ,占空比0.001，上升下降时间10ns，它怎么界定是高速还是低速？

呜呼哀哉

chunyang 发表于 2022-6-23 16:20 50欧电阻是实际存在的，为了与传输电缆实现阻抗匹配。 关于你的其它问题： 1、必须考察信号源的频率 ...

电阻太尴尬，如下面的原理图示，上量路信号250：5V，在BNC插头芯处与焊接的测试引线间测量输入信号，给0.5占空比，±10V激励，示波器显示正常，信号上升沿不到10ns，地夹子不动，测试第一个与第二个分压电阻间就成了三角波了，后面一样，只有后面两路分压勉强。

呜呼哀哉

两位版主，顺道帮忙看下这个板子是不是画的有问题导致的

gmchen

呜呼哀哉 发表于 2022-6-23 17:18 电阻太尴尬，如下面的原理图示，上量路信号250：5V，在BNC插头芯处与焊接的测试引线间测量输入信号，给0. ...

你算一下就明白其中道理了。

第一个电阻是78k，只要后面对地分布电容有0.1pF，时间常数就是7.8ns，不到10ns的上升沿当然就变成斜坡了！

gmchen

由于分布电容不可避免，所以如果能够将分压电阻值降低就尽可能降低一点。

除此之外，应该在分压电阻上并联一个可变电容，调整这个电容可以获得平坦的频响。想想示波器的探头是如何解决分布电容问题的。

 

呜呼哀哉

gmchen 发表于 2022-6-24 09:41 你算一下就明白其中道理了。 第一个电阻是78k，只要后面对地分布电容有0.1pF，时间常数就是7.8ns，不 ...

这个想明白了，当时没注意，给的频率太高，这个是疏忽。

你提的分压电阻加BUF这个方式可惜，昨晚测试了下，上生沿初步可以控制在35ns，再调调应该差不多了，感谢。

呜呼哀哉

gmchen 发表于 2022-6-24 09:46 由于分布电容不可避免，所以如果能够将分压电阻值降低就尽可能降低一点。 除此之外，应该在分压电阻上并 ...

冒昧的再麻烦下。

关于CFA这类型器件，也咨询过 一些FAE，都反映不好“伺候“。

THS3001这颗料接近50元人民币 了，挂掉了4个，损失惨重。

电流型运放振荡会 导致器件 损坏，这个是主要原因吗？电压型 的 就没有这个问题啊。

datasheet推荐的±电源范围上限可是±18V，我这个只有±15V，已经很小心了。

 

CFA难”伺候“的关键点在哪？通常挂 掉的原因在哪？

gmchen

我用过好几个CFA，没有遇到过烧芯片的情况，并不觉得“难伺候”。

严格按照datasheet的要求设计，应该没啥问题。

gmchen

呜呼哀哉 发表于 2022-6-24 10:07 这个想明白了，当时没注意，给的频率太高，这个是疏忽。 你提的分压电阻加BUF这个方式可惜，昨晚测试 ...

加上合适的补偿电容，应该还能提高的。

补偿电容应该是两个，分别并联在两个分压电阻上（前面那三个电阻串联，最好改用一个电阻，可以减小分布电容），其中一个是固定的，另一个用可调电容，调试时实际调整一下。

gmchen

那个可调的应该并联在后面的分压电阻上，将可动的电极接在地电位上（冷端），调节的时候起子不会影响。

bigbat

这个问题是这样的：

1、你的信号源是高频信号源，一般的高频信号源通常设计输出阻抗为50欧姆，也就是信号源的内阻也是50欧姆，信号源引线的外壳是与地相连的(图中红线的部分)，输入的信号是接入运放芯片的输入脚的，运放的输入阻抗可以认为无限大，那么你的信号就没有办法匹配了，加入50欧姆电阻是用来匹配信号源阻抗地。

 2、其它的问题，阻抗匹配时信号输出的功率最大。别的不要问了，电子学的基本常识问题的哦

3、信号的衰减使用跨组放大器