PDF《Collin Wells,Ting Ye》

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TINA-TI 是德州仪器 (TI) 的商标 WEBENCH 是德州仪器 (TI) 的注册商标 ZHCU076-June

2013 0.1dB Error, -40dB Band-Pass Filtered Attenuator

1 版权? 2013,德州仪器 (TI) 公司 Collin Wells,Ting Ye TI 高精度设计: 经验证的设计 带通滤波,反相 -40dB 衰减器,10Hz C 100Hz,0.1dB 误差 TI 高精度设计 电路描述 TI 高精度设计是由 TI 模拟产品专家创建的模拟解决 方案. 经验证的设计提供理论、组件选择、仿真、完 整的印刷电路板 (PCB) 电路原理图 &

布局布线、物料 清单和有用电路的性能测试结果. 还讨论了有助于满 足替代设计目标的电路修改. 当要减小输入信号幅度时,需要一个衰减器电路. 这 个版本的反相衰减器特有一个易于调节,可用于限制噪 声,并且支持直流输出电平的独立控制的带通滤波器. 此电路可被用在从低电平信号生成到大输入信号衰减的 多种应用中. 设计资源 设计存档全部设计文件 TINA-TI?SPICE 模拟器 OPA1611 产品文件夹 请询问模拟产品专家 WEBENCH? 设计中心 TI 高精度设计库 + VIN VCM + C VOUT R1 R2 C1 C2 R4 C9 www.ti.com

2 0.1dB Error, -40dB Band-Pass Filtered Attenuator ZHCU076-June

2013 版权? 2013,德州仪器 (TI) 公司

1 设计总结 此设计要求如下: ? 电源电压: +/-15V ? 输入: 10mVpp 至50Vpp ? 输出: -40dB Table

1 中总结了设计目标和性能. Figure

1 图示了此设计在 1Hz 至10MHz 之间测得的传递函数. 表1. 设计目标、仿真和测量性能的比较 目标值 仿真值 测量值 偏置 (mV)

1 0.0623 0.11388 10Hz 增益误差 (dB) 0.5 0.122 0.11 1kHz 增益误差 (dB) 0.1 0.0061 0.01 100KHz 增益误差 (dB) 0.5 0.5876 0.05 输出噪声 10MHz (μVrms)

5 2.327 3.521 静态电流 (mA)

5 3.797 3.844 -120 -110 -100 -90 -80 -70 -60 -50 -40 -30 -20 1.E+00 1.E+01 1.E+02 1.E+03 1.E+04 1.E+05 1.E+06 1.E+07 Gain (dB) Frequency (Hz) VOUT Frequency Gain

10 Hz -40.11 dB

1 kHz -39.99 dB

100 kHz -40.05 dB 图1: 测得的交流传递函数 www.ti.com ZHCU076-June

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2 工作原理 在Figure

2 中显示了针对这个设计的更加完整的电路原理图,并且在等式

1 中显示了整个传递函数. 虽然完整转换函数看起来有些复杂,但是此电路可被拆分为简单一些的设计子部分. 此电路基于标准反相 放大器,并且输入电阻,R1, 和反馈电阻,R2,之间的比值设定了通带衰减. R1 和输入电容,C1,的组合, 创建

1 st 阶高通滤波器,并且 R2,C2,输出电阻,R4,以及输出电容,C9,组成

2 nd 阶低通滤波器. R5 和C10 被用来提供 VCM 信号的去耦合,并且确保在基准电压,VCM 未连接时,放大器的同相输入端不会悬空. R3 用来端接一个 50Ω 输入信号,并且可在不需要时移除. R3,R5 和C10 的值不会影响这个设计传递函 数. + VIN R1 R2 VCM + C C2 C1 R4 C9 VOUT C10 R5 R3 49.9 Ω

1 uF

100 kΩ

1200 pF 8.2 Ω

68 nF

1 kΩ 0.1uF

1 kΩ 图2: 电路原理图 ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) CM

1 1

1 2

1 2 lN OUT V s C C C R R R s C R R C R R C R R s C R C R C R

1 s C R V V + + + + + + + + ? =

3 9

2 1

4 2

2 9

4 2

1 4

1 2

2 4

2 1

1 (1 ) 在下面的部分中,将提供一个简单电路稳定性概述,然后此电路将被拆分为两个子电路,可实现更简单的通 带增益,2 nd 阶低通滤波器和