Давненько уже с операционниками не приходилось сталкиваться,подзабыл уже многое. Коллеги, нужен драйвер АЦП LTC2245, смотрю на AD8137, по параметрам подходит да заблудился в трёх соснах - как его правильно включить для моего режима(VDD = 3V,Vocm = 1,5V,Vin = 0...1V,common mode). В DS на AD8137 есть похожая схема, но она для биполярного входного сигнала. Подойдёт ли она для моего случая или нужно что либо изменить?

нужно смотреть в сторону ltc64XX. Там все прозрачно.
Другой вопрос - зачем драйвер этот нужен. Т.е. -
- что на входе (в смысле согласования)
- уровень входа
- частоты
- ну и т.д.

На входе сигнал с детектора, диапазон 0...1В, частоты 0...300КГц. А что ещё?Думал что достаточно...
Не получится ли уменьшение динамического диапазона в два раза, за счёт того что входное напряжение однополярное?

Не получится, всё нормально. Если смотреть осциллографом, то на выходах 8137 размах сигналов вдвое меньше, чем на входе, один противофазный, но это не есть снижение динамического диапазона, потому что сигнал уже дифференциальный.
Здесь важно правильно выбрать Vrefb. Оно должно лежать посередине диапазона входного сигнала. Я как-то нарисовал себе модель в Micro-Cap и проверяю на всякий случай. Или тупо подбираю
Единственный вопрос - выходное сопротивление Вашего источника сигнала. Сопротивления тут на схеме небольшие, поэтому оно должно быть очень маленькое, иначе произойдёт разбаланс сопротивлений, упадёт точность и увеличатся шумы. Впрочем, полоса у Вас небольшая, и сопротивления можно увеличить. Конечно, хорошо бы сначала это дело моделировать, и заложить в схему маленькие ёмкости параллельно резисторам ОС.

Спасибо! Да, точно не будет уменьшения, меня переклинило.
А, таки Vrefb привязан к входному сигналу? И в моём случае должен быть +0,5В?
Да,симулятор бы здесь помог.
А резисторы из DS на операционник и к моей схеме не имеют отношения.

Мне это чудо не очень понравилось Единственная из всей платы которая на завелась так как ожидалось. Понятно что скорее всего руки кривые. Но всё остальное завелось а это чудо нет.

Точнее оно работало но шумно. Замена на трансформаторное решение сильно уменьшило шумы.

Только не согласен я. При Vrefb = 0,5В не соблюдается баланс напряжений.

Непонятно, что Вас смущает в стандартной схеме из даташита на Ваш АЦП? Там только немного другой драйвер используют. Он получше. Деньги надо экономить?

Неизбежно привязан Vocm задаёт смещение выходного сигнала 8137, поэтому его часто берут с АЦП, там оно специально сделано оптимальным. Для выбора уровня входного сигнала остаётся только Vrefb. Сколько оно должно быть у Вас - надо тщательно думать Не хочу брать на себя ответственность

Вот Вам модель со многими излишествами, зато можно многое покрутить и посмотреть, что на что влияет. Это Micro-Cap 11. Усилитель тут другой, но для исследования смещения годится.

Мой АЦП - LTC2245(см. выше), и единственная подходящая схема в DS такая(см.фото). А как Вы узнали что там другой драйвер и он получше?


С Vocm как раз вопросов нет. Он берётся из АЦП.

Это правильно, но насчёт половины шкалы я посчитал - у меня не сходится.

ну... напр. смещения задается АЦП... тут вариантов не много.
линеровские драйверы заточены для работы с их же АЦП, поэтому имеют вход напряжения смещения.
мой опыт использования LTC6401-20 показывает, что в принципе возможно использовать их, но он шумит примерно 6дБ как заявлено, а вот imd3 значительно меньше, чем заявлено (т.е. хуже)
Однако, если можно обойтись без драйвера (об этом ниже), то лучше без него.
Тем не менее. Если драйвер нужен, то надо смотреть в сторону 6404 или подобных, ибо надо еще подумать что делать с постоянным смещением на входе, если таковое имеется.

Что дальше делать с этими данными?
рисовать кривую как осциллограф? тогда даже 10 эффективных бит будет достаточно и 300 кГц это любой операционник в корпусе о 8и ногах.
выделять узкополосный сигнал из имеющегося? тогда, если можно пожертвовать постоянной составляющей на входе, драйвер не нужен, нужен трансформатор. В этом случае нужно не на биты смотреть а на требуемое отношение С/Ш.

Спасибо,конечно, за развёрнутый ответ, только вопрос был о другом.
Странно, мне казалось что это вопрос копеечный, о величине Vrefb.
Эх, "просимулировал" в матлабе. Vrefb должно быть равно нулю и никак не зависит от входного напряжения.

Никто не мог догадаться, что такое можно догадаться спрашивать...
Даже матлаб знает, что вычитание нуля не изменяет результат.

Да ну? А как же это?

Эх, взбудоражили дедушку Советской Армии.
Вот картинка из-под моей свеженькой модели. Размах сигнала на входе от 0 до 1 В, на выходах дифференциального усилителя по 0,5 В от пика до пика, напряжение Ref - аналог Вашего Vrefb - 0,5 В. Можно больше не думать

Этот драйвер усиливает разность напряжений на входах, смещая два выхода так, что середина (полусумма напряжений выходов - уровень при закороченных входах) равен этому смещению, задаваемому отдельной ножкой. Они ведь все такие...
В вашем случае - один из концов сигнала - земля. Что тут думать?

Картинку вижу, но обьяснить не могу. А по сути ведь Таня права, меня просто сбило то, что уже лет 20 с операционниками не общался.
Пусть гуру нас рассудят.

Попробую объяснить. На рисунке слева - схема модели. Справа - результаты моделирования, на осях абсцисс, помимо временнЫх координат, подписаны названия точек на схеме, в которых исследуются сигналы: v(Vout) - это напряжение в точке Vout и т.д.
ОУ X6 и X8 в левой части схемы - служебные, буферные, в моём устройстве они реально нужны, поэтому я их ввёл в модель.
Дифференциальный усилитель X5 - другой, скоростной, у него специальные выводы для подключения обратных связей, отдельные от выходов, но по постоянному сигналу он работает так же, как 8137.
Моё напряжение Vout - это аналог Вашего входного сигнала, оно показано на верхнем графике синим цветом. В Micro-Cap есть инструмент для снятия "размеров" с графиков, размер с цифрой 1 на этом графике означает 1 В.
Напряжение Ref - аналог Вашего Vrefb, розовая горизонтальная линия на нижнем графике. От неё вверх идёт выносная линия с двумя числами. Первое из этих чисел - временнАя координата точки измерения, а вторая - 500,378m - это почти ровно 500 мВ, или 0,5 В, то самое Vrefb, за которое я Вас агитирую.
Красная и синяя линии на нижнем графике - это сигналы на выходах дифференциального усилителя. Их размах от пика до пика 499,702m, то есть почти ровно 0,5 В. И они симметричны относительно напряжения Vocm, которое я снимаю с выхода АЦП, оно равно 0,9 В.
Всё сходится.
В порядке диспута с Tanya. Кстати, здравствуйте, давно не виделись Один из концов сигнала - земля, да, но второй конец - 1 В. Если на входе 0, то на прямом выходе дифф. усилителя максимум, на инверсном - минимум, если на входе 1 В, то наоборот. Сигналы на выходах ДУ симметричны относительно зелёной горизонтальной линии, изображающей Vocm. А если на входе 0,5 В, то на обоих выходах ДУ одно и то же напряжение, равное Vocm.
Готов ответить на дальнейшие вопросы.

Ага. Тогда я попробую объяснить свою точку зрения.


Главное условие по постоянному току - напряжения на входах ОУ должны быть одинаковыми. При Vrefb = 0 это условие выполняется для любых разумных Vin .

Вот тут уже я не понимаю, строки 5, 6 и дальше
У меня таки модель схемы, а у Вас - набор формул, в каждой из которых может быть ошибка

Напряжения на входах микросхемы ОУ - да (кстати, оно не очень ОУ). Но из этого не следует равенство напряжений на входах усилителя, то есть на левых по схеме выводах резисторов.

А если таки ещё подумать? Предварительно слегка вкурив даташит.
Да, Vrefb = 0,5V, но ещё предпочтителен Ka = 2 (с включением соответствующего входного диапазона).
И если честно, тут даже модельки гонять не нужно.


У АЦП вход не просто дифференциальный, но ещё и биполярный. Предпочтительный диапазон +-1V.
А у ТС сигнал униполярный.


Оперируйте понятием дифф. усилителя, и всё сразу станет проще.

Ага, биполярного входа АЦП я не заметил. Тогда надо сделать биполярное питание 8137 и подать 0 на Vocm. И сопротивления ему в ОС удвоить. А Vrefb всё равно 0,5.
Модель для меня - самый серьезный аргумент 😀

Ну, выполнение требований даташитов посерьёзней будет.

И не надо биполярного питания и 0 синфазного для выхода.
По входному синфазу 8137 в однополярном не тянет. В биполярном лучше не исползовать.

А Vocm - это как правило половина питания. Должно попадать в диапазон синфазного АЦП.

П.С. С синфазом только с третьего раза заметил.
Так что, лучше что-нить другое использовать.
Но принцип тот же.

А как это соотносится с тем что Vcm у АЦП +1,5В???


Вы хотите сказать что приведенные формулы неверны? Закон Кирхгофа вроде ещё в силе.

И Таня куда то пропала... Или Вы изменили свою точку зрения?

У Аналог Дивайсис имеются спайс модели на многие дифференциальные усилители. Если нет на требуемый, есть похожие. Именно так я симулировал свои схемы. Вообще, все просто, если рассматривать действие каждого из входов поодиночке, заземлив другой.
Имею в виду не входы самих усилителей, а входные сигналы, перед резисторами.

Нет уж, модели покажут конечный результат и ничего не прояснят по сути, а я теперь разобраться хочу. Давайте я озвучу ход своих мыслей по цепочке, если где-то накосячу - знающие поправят.
1). В линейном режиме по постоянному току разница напряжений между ножками 8 и 1 (vp и vn) будет примерно около нуля(останутся милливольты за счёт конечного коэффициента усиления ОУ).
2). Все 4 резистора одинаковы.
3). При Vin = 0 напряжение на обоих выходах будет одинаково и равно Vocm.
4). Тогда напряжение на ножке 8 будет равно Vocm/2 = 0,75В.
5). При каком напряжении Vrefb напряжение на ножке 1 тоже будет равно 0,75В?
Ответ очевиден - 0В. Почему не сходится?

Все верно. А с чем не сходится?
Если Vrefb другое, то и расчет будет другой.
На ножках входов напряжения одинаковые - это основа. От нее и плясать. Я на бумаге рисую "коромысла". А смещение выходов - смещает выходы, всего-то. И на входных ножках это сказывается, конечно, по тем же правилам.

Кстати, а с чего Вы взяли что у АЦП вход биполярный? Сами же говорили что с DS нужно начинать. Последняя строчка.


Совершенно с Вами согласен, кроме одного - для любого другого Vrefb напряжение Vdiff (между ножками 1 и 8) не будет равно 0. Проверьте, я выше скрипт матлаба выкладывал.

Нет, напряжение между ножками входов всегда 0. Если Матлаб показывает иное, просчет в модели.

Это не всегда так - если Vdiff не равно нулю значит ОУ вышел из линейного режима. Для моего же случая - я только что уже нашёл ошибку, баланс соблюдается. А дальше дело техники...

Ну, мы же здесь не об этом говорим? Да, можно использовать ОУ как компаратор. P.S. но не нужно.
Так уже выдайте исправный скрипт.

Вы меня не так поняли, резюк при пайке не тот впендюрили - и вот вам насыщение

Остаётся правильно выбрать Vrefb.

Спасибо, скачал таки микрокап. При попытке симуляции выдаётся ошибка : Can't find subckt ADA4940. Видно в моей библиотеке его нет. Сможете помочь?

Легко, вот оно. Я его с сайта Analog Devices скачал, там не прячут
Но это шибко хитрый прибор, для Вашей полосы он избыточен. 8137 - самое то, он и малошумящий, и потребляет мало, и в Micro-Cap есть готовая модель. Кстати, с тем, что ему лучше не давать биполярное питание, я напрочь не согласен. Ему абсолютно без разницы, биполярное питание или однополярное, как и почти любому ОУ. У него и земляного вывода-то нету.

Спасибо! Подключил, в библиотеке есть, могу вызвать, а при попытке симуляции та же ошибка. Буду осваивать. А на AD сейчас только файлы *.cir, либов не нашёл.

А откуда эта инфа, я вроде такого не говорил.

А переименовать его, и будет lib

Это prig сказал: В биполярном лучше не исползовать.

Круто!
Спасибо!

А никак не соотносится.
Речь шла о Vrefb. Я так понял, Таня подразумевала,, что он д.б. равен 0.
А это не так. Именно из-за биполярности входа АЦП. И Ку д.б равен 2 по той же причине.
А Vcm - это только параметр работы входа, который задаётся независимо.

Я хочу сказать, что проще использовать элементарные формулы для дифф. усилителя.
А то так можно дойти до сферического интеграла для случая коня в вакууме.



Даже объясню, почему именно это не есть гуд (т.е., биполярное питание ДУ).
А именно, на вход АЦП может подаваться отрицательное напряжение при выходе ДУ из штатного режима.
Включение-выключение питания тоже может доставить.
Конечно, защитные диоды на входе АЦП отработают, особливо если ток резисторами ограничить.
Но словить неприятные эффекты можно на раз.



И не только начинать, но и как следует вкуривать.
В даташите есть таблица преобразование, однако.
И биполярный вход - именно в дифф. смысле, относительно Vcm.

Да уж, а я не посмотрел. Именно в этом смысле. Только лучше, имхо, такой вход называть дифференциальным. А так - питание однополярное, и усилителю не надо никакого минуса. Запитать и 8137, и 2245 от 3,3 В, и всё. Vcm там 1,5 В, подать его на 8137, и всё будет нормально работать.

Ну это уже игра слов. А Вы видели где нибудь униполярный вход в этом смысле?


Золотые слова.

Не всё. Vcm самого 8137 выйдет за границы допустимого диапазона.
Подавать 1.5В на 8137 просто некуда. Разве что, сделать доп. схему смещения сигнала.
Таки лучше пошариться у Линеар на предмет ДУ типа рейл ту рейл.



Да сколько угодно. Посмотрите "измерительные" АЦП с дифф. или псевдо дифф. входами.
Попадались и с заданием режима - би или уни.

Почему некуда?Дык в DS описан точно такой режим как мне нужно.

При чём тут описан?
Вы посчитайте Vcv ДУ для своего сигнала и предложенных Ку = 2 и Vrefb = 0.5В.
Как только получите примерно 0.83В, значит разобрались.

Ку = 1(см.картинку выше)

-6дБ к SNR. И в добрый путь.

Тю. А почему Вы думаете что сигнал на входе усилителя будет без шума?

Да хоть слоны топочут.
Просто такого класса компоненты выбирают исходя из задачи.
А так да, что-то типа 2/3 стоимости АЦП за ненужные 6 дБ - дело хозяйское.

И все эти топочащие слоны будут усилены на те же 6dB... Замечательно!

Вот именно. Не вижу смысла продолжать.

Да, я немного отвлёкся на собственно АЦП.
Но сути дела, касабельно Vcm усилителя, это не меняет.
Ещё раз повторюсь, "посчитайте Vcm ДУ для своего сигнала".

И да, с Vcm для Ку = 2 я немного ошибся. Но не ошибся в принципе.
Для Ку = 1 ситуация аналогичная. А именно, Vcm вылетает из допустимого диапазона.
Т.е., 8137 просто не годится для вашего случая.

И ещё момент.
Та картинка, которую Вы показали в самом начале, приводится в даташите как пример неправильного включения при Vrefb = 0.
Разбор полётов - в тексте под картинкой.

Prig, можно с цифрами и расчётом? Я Вам больше не верю, с тех пор, как Вы назвали дифференциальный сигнал биполярным в каком-то смысле Таблица 3 на стр. 7 datasheet: параметры, _нормированные_ при питании 3 В и _Vocm=1.5 В_.

Под картинкой почти русским языком чёрным по белому написано: AD8137 Driving AD7450A, 12-Bit ADC. Где здесь про неправильное включение? Дальше рассказано про разные тонкости и про то, как с ними справляться.