तुलनित्रों में आम तौर पर ओपैंप्स की तुलना में अधिक ऑफसेट वोल्टेज क्यों होते हैं?


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मुझे एक निरंतर वोल्टेज के संकेत की तुलना करने की आवश्यकता है; संकेत 0 से 30mV तक होता है, और मुझे 250µV अंतर पर 50ns की प्रतिक्रिया समय की आवश्यकता होती है। सिग्नल एक त्रिकोण तरंग है जिसमें कुछ mV / as की रेंज में एक स्लीव रेट होता है।

जब TI द्वारा की पेशकश की गई तुलनित्रों पर एक नज़र , वे 750µV के ऑफसेट वोल्टेज पर शुरू करते हैं, 10ns तुलनित्र 3000VV से शुरू होते हैं।

हालांकि, जब ओपैंप की सूची को देखते हैं , तो वे 1 offsetV ऑफसेट वोल्टेज से शुरू होते हैं, 100 मेगाहर्ट्ज एम्पलीफायर 100 atV से शुरू होते हैं।

संकेतों की तुलना करने के लिए, ऑप-एम्प्स का उपयोग करने के लिए जोरदार रूप से प्रोत्साहित किया जाता है, इसलिए मैं जो एकमात्र विकल्प देख रहा हूं वह मेरे सिग्नल को सटीक, उच्च गति वाले ऑप-एम्प के साथ पूर्व-प्रवर्धित करना है, फिर एक तुलनित्र का उपयोग करें। हालाँकि, यह गलत लगता है। यदि यह संभव है, तो चिप निर्माता इसे एक अखंड समाधान के रूप में पेश क्यों नहीं करते हैं?


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आप एक तुलनित्र के रूप में प्रतिक्रिया के बिना op-amp का उपयोग क्यों नहीं करते? संदर्भ वोल्टेज को एक पिन में जोड़ें, इनपुट वोल्टेज दूसरे में और आपका आउटपुट रेल से रेल तक जाना चाहिए। इस तरह से आप अपनी पसंद के अनुसार कम ऑफसेट वोल्टेज के साथ op-amps को लक्षित कर सकते हैं
Art Jras Jonkus

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मैंने इस विषय पर एनालॉग डिज़ाइन विशेषज्ञों (जैसे एनालॉग डिवाइसेज एएन 849 ) द्वारा कुछ पीडीएफ पढ़े हैं, और, इसे सीधे उद्धृत करने के लिए, "हालांकि, तुलनित्र के रूप में एक सेशन amp का उपयोग करने पर सबसे अच्छी सलाह बहुत सरल है- नहीं ! "। मेरे पास इस विषय पर दशकों का अनुभव नहीं है, इसलिए मेरी पहली वृत्ति उस सलाह का पालन करना है।
mic_e

दूसरे विचार पर, आप सही हो सकते हैं। यदि मैं स्वयं हिस्टैरिसीस जोड़ता हूं, तो एप्लिकेशन नोट से कोई भी बिंदु लागू नहीं होता है। मुझे वांछित वृद्धि समय प्राप्त करने के लिए दूसरे जंजीर सेशन amp की आवश्यकता हो सकती है, हालांकि।
mic_e

नीचे दिए गए उत्तर मेरी टिप्पणी को अच्छी तरह से
समझ में नहीं आते हैं

क्या यह एक बार का बोर्ड है? यदि यह है, तो शायद आप एक समाधान का उपयोग कर सकते हैं जो ऑफसेट को मैन्युअल रूप से ट्रिम करने पर निर्भर करता है।
पाइप

जवाबों:


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एक छोटे अंतर के साथ उच्च गति प्राप्त करना मुश्किल है।

ध्यान दें कि न केवल तुलनात्मक रूप से ओपैंप की तुलना में उच्च इनपुट ऑफसेट वोल्टेज होते हैं, बल्कि बहुत अधिक प्रभावी शोर भी होते हैं, उच्च गति प्राप्त करने के लिए वे वाइडबैंड जानवर हैं।

ओलिवर कॉलिंस ने कुछ दशक पहले एक पेपर का निर्माण किया था, जिसमें दिखाया गया था कि आपको बहुत बेहतर परिणाम मिलते हैं, जो कि कम समय का घबराना है, यदि आप एक या एक से अधिक कम शोर, कम लाभ वाले ओपैंप चरणों के साथ तेजी से तुलना करने वाले से पहले, आउटपुट पर सिंगल पोल फ़िल्टरिंग के साथ , मंच द्वारा slew दर चरण को बढ़ाने के लिए। किसी भी इनपुट इनपुट दर और अंतिम तुलनित्र के लिए, आरसी समय स्थिरांक के चरणों, लाभ प्रोफ़ाइल और चयन का एक इष्टतम संख्या है।

इसका मतलब यह है कि शुरुआती opamps का उपयोग तुलनित्र के रूप में नहीं किया जाता है, बल्कि ढलान एम्पलीफायरों के रूप में किया जाता है, और परिणामस्वरूप उन्हें आउटपुट स्लीव दर या GBW उत्पाद की आवश्यकता नहीं होती है जो अंतिम तुलनित्र के लिए आवश्यक होगी।

एक उदाहरण यहां दिखाया गया है, दो चरण ढलान एम्पलीफायर के लिए। कोई मान नहीं दिया गया है, क्योंकि इनपुट इनपुट दर पर इष्टतम निर्भर करता है। हालांकि, अकेले आउटपुट तुलनित्र का उपयोग करने की तुलना में, लगभग किसी भी लाभ प्रोफ़ाइल में सुधार होगा। यदि आप उदाहरण के लिए 10 का लाभ उठाते हैं, तो 100 की बढ़त के बाद, यह प्रयोग शुरू करने के लिए एक बहुत ही उचित स्थान होगा।

ढांच के रूप में

इस सर्किट का अनुकरण करें - सर्किटलैब का उपयोग करके बनाई गई योजनाबद्ध

जाहिर है कि एम्पलीफायरों का बहुत सारा समय संतृप्ति में व्यतीत होगा। आरसी फिल्टर को आकार देने की कुंजी एक समय निरंतर का चयन करना है ताकि जिस समय यह एम्पलीफायर को संतृप्त से मध्य बिंदु तक ले जाए, सबसे तेज़ इनपुट स्लीव दर पर, चुने गए आरसी द्वारा दोगुना हो। समय स्थिरांक स्पष्ट रूप से एम्पलीफायर श्रृंखला के साथ घटते हैं।

RC को opamp के बाद वास्तविक फ़िल्टर के रूप में दिखाया जाता है, न कि फीडबैक प्राप्त करने वाले प्रतिरोध में C को रखा जाता है। ऐसा इसलिए है क्योंकि यह फिल्टर मनमाने ढंग से उच्च आवृत्तियों के लिए 6dB / ऑक्टेव पर शोर की उच्च आवृत्ति क्षीणन को जारी रखता है, जबकि फीडबैक लूप में एक संधारित्र तब फ़िल्टर करना बंद कर देता है जब आवृत्ति को एकता प्राप्त होती है।

ध्यान दें कि आरसी फिल्टर का उपयोग करने से इनपुट सीमा और इसे पहचानने वाले आउटपुट के बीच निरपेक्ष समय देरी बढ़ जाती है। यदि आप इस देरी को कम करना चाहते हैं, तो आरसी को छोड़ दिया जाना चाहिए। हालांकि, आरसी द्वारा वहन किया जाने वाला शोर फ़िल्टर आपको इनपुट से आउटपुट तक देरी की बेहतर पुनरावृत्ति प्राप्त करने की अनुमति देता है, जो खुद को कम घबराहट के रूप में प्रकट करता है।

यह केवल इनपुट opamp है जो शोर और ऑफसेट वोल्टेज के मामले में उच्च प्रदर्शन की आवश्यकता है, इसके बाद के सभी एम्पलीफायरों के चश्मे को इसके लाभ से आराम दिया जा सकता है। इसके विपरीत, पहले एम्पलीफायर को बाद के एम्पलीफायरों के रूप में उच्च स्लीव दर या जीबीडब्ल्यू की आवश्यकता नहीं होती है।

यह संरचना व्यावसायिक रूप से प्रदान नहीं किए जाने का कारण यह है कि प्रदर्शन की शायद ही कभी आवश्यकता होती है, और चरणों की इष्टतम संख्या इनपुट स्लीव दर और आवश्यक विनिर्देशों पर निर्भर होती है, ताकि बाजार छोटा और खंडित हो, और लायक नहीं हो। के पीछे जा रहे हैं। जब आपको इस प्रदर्शन की आवश्यकता होती है, तो इसे उन ब्लॉकों से बनाना बेहतर होता है, जिन्हें आप मज़बूती से प्राप्त कर सकते हैं।

आईईईई ट्रांजेक्शन्स में कम्युनिकेशंस, वॉल्यूम 44, नंबर 5, मई 1996 में, पेज के सामने, पृष्ठ 601 शुरू, और एक सारांश तालिका है जो दिखाती है कि आपके द्वारा ढलान प्रवर्धन के चरणों की संख्या और लाभ प्राप्त करने के लिए क्या प्रदर्शन मिलता है। चरणों का वितरण। आप तालिका 3 से देखेंगे कि 1e6 ढलान प्रवर्धन के विशिष्ट मामले के लिए, जबकि प्रदर्शन 3 चरणों से ऊपर सुधार करना जारी रखता है, सुधार का थोक केवल 3 चरणों के साथ ही हुआ है।

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बहुत कम ऑफसेट (जैसे कि टीएलसी 2652) के साथ ऑप-एम्प्स के पास बहुत कम बैंडविड्थ है जो आप चाहते हैं (लगभग 2 मेगाहर्ट्ज) इसलिए, वास्तविक रूप से आपको सेब के साथ सेब की तुलना करने की आवश्यकता है। इसके अलावा, उस डिवाइस की डेटा शीट में निर्दिष्ट नहीं है कि आम ऑफसेट इनपुट वोल्टेज के साथ इनपुट ऑफसेट वोल्टेज कैसे बदलता है। एक तुलनित्र के लिए, बड़े आम-मोड ऑफ़सेट की अपेक्षा की जाती है और अधिक बार नहीं, आदर्श सिग्नल स्थितियों में एक ऑप-एम्प्स ऑफ़सेट वोल्टेज निर्दिष्ट किया जाता है।

एक और तथ्य यह है कि अधिकांश तुलनित्र सर्किट हिस्टैरिसीस का उपयोग करते हैं और यह अब तक आपूर्ति वोल्टेज पर निर्भर प्रतिक्रिया से सकारात्मक प्रतिक्रिया के कारण ऑफसेट वोल्टेज के लिए किसी भी शानदार आंकड़े से आगे निकल जाता है।

और यहां आपकी तुलना में मुख्य समस्या है।

यदि आप फ़िल्टर पैरामीटर के रूप में Vos का चयन करने के बाद TI सूची को नीचे देखते हैं, तो पहला op-amp जिसमें 100 MHz या उससे अधिक की बैंडविड्थ है OPA625 है। ५० एनएस में एक पूर्ण स्विंग का उत्पादन करने वाले २५० यूवी की आपकी उम्मीद का मतलब है कि १०० मेगाहर्ट्ज पर एसी का लाभ (कहना) ५ वोल्ट / २५० यूवी = २०,००० या B६ डीबी है। खैर, OPA625 में 100 मेगाहर्ट्ज पर 0 dB से नीचे एक खुला लूप लाभ है।

इसका मतलब है कि आपकी तुलना फिर से त्रुटिपूर्ण है। तुलना करते समय आपको यथार्थवादी होने की आवश्यकता है। एक 100 मेगाहर्ट्ज ऑप-एम्पी एक तुलनित्र के लिए दशकों से हीन है जो 250 एनएम के अंतर इनपुट वोल्टेज परिवर्तन के साथ 50 एनएम में अपने आउटपुट को स्विच कर सकता है।


OPA625 (Vos = 100 ,V, GBW = 120Mhz) के बारे में क्या?
mic_e

मेरे संपादन देखें। OPA625 एक बेकार तुलना है।
एंडी उर्फ

इसके अलावा, हिस्टैरिसीस के बिना एक भिन्नात्मक सहस्राब्दी पर स्विच करने का अक्सर मतलब होगा कि आप एक विस्तृत बैंड वातावरण में शोर की तुलना कर रहे हैं ...
रैकैंडबॉमनमैन

मैं मैनुअल हिस्टैरिसीस के लिए दो तुलनित्र और एक आरएस फ्लिप फ्लॉप का उपयोग करने की योजना बना रहा हूं।
mic_e

@mic_e हिस्टैरिसीस स्तरों को नियंत्रित करने का एक अच्छा तरीका है!
एंडी उर्फ

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उस सर्किट को डिजाइन करता है। आप 50 नैनोसेकंड प्रतिक्रिया चाहते हैं, इस प्रकार 1 / 50nS या 20MHz बैंडविड्थ हमारी शुरुआती BW है।

क्या शोर फूल? FALSE TRIGGERS के घटने की कम दर के लिए, शोर की शक्ति सिग्नल शोर से 10dB कमज़ोर होना चाहिए (0.1% बिट त्रुटियां पैदा करता है)। हमारा कुल एकीकृत शोर 250uV / 10dB या 250uV / 3.16 या 80 microVolts RMS होना चाहिए। 20MHz BW में।

शोर घनत्व (और इस तरह की अनुमति दी गई) को खोजने के लिए, हम 80uV को sqrt (bW) या 80u / sqrt (20,000,000) या 80u / 4,500 या 18 nanoVolts / rtHz द्वारा विभाजित करते हैं। 1Kohm 4nanoVolts / rtHz होने के साथ, हम 20,000 ओम के Rnoise मान का उपयोग कर सकते हैं।

मेरा सुझाव है कि 3 अंतर लाभ चरणों के साथ आरसीए / हैरिस CA3011 वाइडबैंड एम्पलीफायर। डेटाशीट का कहना है कि यह (आम तौर पर) 600 माइक्रोवोल्ट्स इनपुट पर सीमा होगी, और यह सीमित / चौकोर आउटपुट निश्चित रूप से एक तेज तुलनित्र ड्राइविंग के लिए उपयुक्त है। डेटशीट में कहा गया है कि नॉइज़फिगर 4.5dHz पर 9dB है, 50 ओम से 1: 2 इनपुट स्टेपअप (अनुनाद पीआई) दिया गया है।

अब, उस अनिश्चित ऑफसेट वोल्टेज के बारे में .....

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