穷人的6GHz差分有源探头

MT4S301

量子隧道 发表于 2024-8-6 11:07
855不是全差分放大器的证据是神马？

首先看这篇弄明白全差分放大器概念：https://www.ti.com/lit/an/sloa054e/sloa054e.pdf


看完上边便能明白855是差分输入单端输出的OPA，一般称为单端运放。
855.png (76.32 KB, 下载次数: 0)

2024-8-6 11:58 上传

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这种运放有差分输入却被称作单端运放的原因是，你无法在两个输入脚加上真正差分信号。两个脚总是一个接单端信号，另一接FB。


单端运放（如855）做减法不能开环做，至少有源负载高增益的商品IC不能。自己管子搭或许能但不推荐。
必须闭环按照减法电路形式来做。以下两份文档介绍减法器电路CMRR劣化原因：
https://www.analog.com/media/en/ ... n-notes/dn1023f.pdf
https://www.ti.com/lit/an/sboa582/sboa582.pdf
此外输入级差分对尾电流源的输出寄生电容在1M~10M向CMRR插入一个极点，更高频还有其它因素降低CMRR。

量子隧道

MT4S301 发表于 2024-8-6 12:02
首先看这篇弄明白全差分放大器概念：https://www.ti.com/lit/an/sloa054e/sloa054e.pdf

哦，你说的差分入差分出的运放我有的，一般是驱动ADC的，确实CMRR指标好，但是不能只用一个输出。只用一个输出的话，指标就不行了。更何况我那个带宽不高，所以我不用。

MT4S301

量子隧道 发表于 2024-8-6 12:13
哦，你说的差分入差分出的运放我有的，一般是驱动ADC的，确实CMRR指标好，但是不能只用一个输出。只用一 ...

大部分人【差分运放】、【全差分运放】都指平衡输出的，单端输出运放名字前面不好加差分俩字

量子隧道

昨天忙里偷闲把探头的低频部分焊接完毕。刚好用我小孩的电动船锂电池，从充电口供电，正负都有了。

测一下1kHz从P，N分别注入：


二通道是参考。还不错，看起来探头输出刚好基本是1/10。
PN同时注入同一个信号，看看CMRR：

能看出输出有一点波动。这个“运放”开环增益才几百倍，也没有有源负载，电流源之类的，不能对CMRR过分苛求。
再放大10倍看，居然有18kHz不明干扰。NND，这应该不是自激。这个放大器自激频率点肯定在100M以上。先不管它。

量子隧道

再看看1MHz下的P端注入，N端注入，CMRR：



仍然可以。

量子隧道

50MHz的倍数还行，CMRR已经不行了。：



而且也能看出P，N相对参考信号的相移了。

那么就上网分，分别量一下P，N注入的传递函数吧：

可以啊，能到300多M，和我仿真的差不多。

量子隧道

粗看起来，低频部分还凑合，虽然PN对称度和CMRR因为一些固有缺陷，不是十分完美，但是应付100MHz以下应该问题不大。
低频部分完。
后续是高频部分，以及衔接。这是重点中的重点。方案兴废，在此一举。
上一张我刚刚翻到的一张（被我拽坏的）大厂有源探头的采样头的正反图，以备大家学习之用。非常抱歉的是，我用尽了洪荒之力，也就拍出了这个效果：

MT4S301

量子隧道 发表于 2024-8-8 14:12
50MHz的倍数还行，CMRR已经不行了。：

牛哇大师，第一版就上300M了

CMRR也很好，至少就全分立方案来讲。

量子隧道

MT4S301 发表于 2024-8-8 16:25
牛哇大师，第一版就上300M了

CMRR也很好，至少就全分立方案来讲。

能上300M确实是运气。其实我没仔细估算各个分布，杂散参数。所以是运气。我这里确实也有长走线，如果运气不好，长走线是关键节点，可能就不会太好了。
我刚才一下午都在与高低频衔接做斗争。我把分频点定在了30MHz左右。低频部分看起来还好，但是在高频低段，500M以下，好像出现了一些难以解释的奇怪现象。高低频功率比也有点问题。
看来还得继续攻关。我没料到高频会出问题。这个balun我是头一次使用，可能用法有点不对劲，下次有时间再战。

BDG326

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MT4S301

量子隧道 发表于 2024-8-8 14:18
粗看起来，低频部分还凑合，虽然PN对称度和CMRR因为一些固有缺陷，不是十分完美，但是应付100MHz以下应该问 ...

仿真了2片OPA660做的差分转单端电路，发了一帖。大师可存着备用
http://www.crystalradio.cn/forum ... &fromuid=322954

量子隧道

勉强把高低频调平，但是探头损耗跑到快负30dB去了，这几乎等效于20：1探头了。还得继续折腾。
那它测一个160M的差分晶振的输出看看：


还凑合。
再用网分看一下高低频衔接的频响，

不知为啥在300多M和1.9G左右发生了两个台阶，高频增益逐渐增大。这应该是高频回路没优化的结果。
结论1：高低频分治方案看起来可行，我的30MHz分频点前后过渡得看起来挺平顺。
结论2：高频部分没处理好，不平坦，在300多M和1.9G有两个增益改变点。这需要找结构原因了。
结论3：增益预算不足，把高低频衔接抹平，导致衰减过多，影响探头增益。原设计的10：1没达到。
概念验证验证机完毕。算是部分成功。但是要可用还需要继续优化。

量子隧道

MT4S301 发表于 2024-8-8 22:27
仿真了2片OPA660做的差分转单端电路，发了一帖。大师可存着备用
http://www.crystalradi ...

我土啊
刚才在思考这个放大器时突然想起，我如果用分立件搭的话，根本不需要运放！
实现差分转单端，我就用差分对驱动一个射频三极管，射频三极管驱动一个低阻电阻就行。就这么开环才是正好的。一旦闭环就有各种说不清道不明的幅度啊，相位啊，调来调去的，浪费脑细胞。
我必须要改一版了。这一版调到这个程度也差不多了，证明分治方案可行就行了。

MT4S301

量子隧道 发表于 2024-8-9 20:48
我土啊
刚才在思考这个放大器时突然想起，我如果用分立件搭的话，根本不需要运放！
实现差分转单端 ...

俺想象不出，看看电路图？

量子隧道

MT4S301 发表于 2024-8-9 21:24
俺想象不出，看看电路图？

你就理解为把我12楼那个玩意儿的开环增益调得低低的，并且开环就行了。