Blog Perusahaan Tentang TI LMH32401IRGTR Penguat Transimpedansi Diferensial Output Berakhir Satu Program

TILMH32401IRGTRProgrammable Gain Single-End Differential Output Transimpedance Amplifier

Shenzhen Mingjiada Electronics Co., Ltd.Perlengkapan/Daur Ulang TILMH32401IRGTR️ Penguat transimpedan gain (PGA) berkinerja tinggi yang dapat diprogram yang dirancang untuk konversi input ujung tunggal ke output diferensial.Spesial dirancang untuk deteksi optik kecepatan tinggi dan aplikasi pemrosesan sinyal, itu memanfaatkan gain yang dapat diprogram, bandwidth yang luas, kebisingan rendah, dan integrasi tinggi untuk memberikan kinerja yang luar biasa.dan komunikasi optik berkecepatan tinggi di mana presisi sinyal dan kecepatan respons sangat penting, ia berfungsi sebagai solusi amplifikasi front-end yang ideal untuk sistem penerima optoelektronik modern.

I. Ringkasan Inti dariLMH32401IRGTRPerangkat

LMH32401IRGTR pada dasarnya adalah amplifier transimpedansi saluran tunggal.Fungsi utamanya adalah mengubah sinyal arus lemah yang dihasilkan oleh sensor output arus seperti fotodioda menjadi sinyal tegangan dengan kecepatan tinggi dan distorsi rendahStruktur output diferensialnya meningkatkan ketahanan interferensi, sementara mendukung pemutaran gain yang dapat diprogram untuk beradaptasi dengan aplikasi dengan intensitas cahaya atau amplitudo sinyal yang bervariasi.Ditempatkan dalam paket VQFN 16-pin kompak 3mm × 3mm, perangkat ini memfasilitasi tata letak PCB dengan kepadatan tinggi.memenuhi persyaratan lingkungan untuk aplikasi kelas industri dan kelas otomotif tertentu.

Sebagai produk kunci dalam seri amplifier kecepatan tinggi TI,LMH32401IRGTRmemprioritaskan respon frekuensi tinggi yang dioptimalkan, kinerja kebisingan, dan integrasi..Hal ini secara signifikan mengurangi kompleksitas desain sistem dan biaya sambil mempertahankan kontrol daya rendah, membuatnya cocok untuk aplikasi perangkat portabel dan daya rendah.

II. Parameter Teknis Inti dan Keuntungan KinerjaLMH32401IRGTR

(1) Parameter teknis inti

Parameter kinerja LMH32401IRGTR berkisar pada tiga kemampuan inti: kecepatan tinggi, kebisingan rendah, dan gain yang dapat diprogram.CPD = 1pF, RL=100Ω, TA=25°C) sesuai dengan persyaratan aplikasi dunia nyata:

- Programmable Transimpedance Gain: Mendukung 2kΩ dan 20kΩ gain switching dengan gain default 2kΩ.Pengguna dapat secara fleksibel mengkonfigurasi gain melalui pin GAIN eksternal untuk mengakomodasi sinyal arus masukan dari berbagai amplitudo.

- Kinerja Bandwidth: Pada 2kΩ gain, bandwidth transimpedans loop tertutup mencapai 450MHz; pada 20kΩ gain, bandwidth adalah 275MHz, keduanya memberikan kemampuan respon frekuensi tinggi yang luar biasa;

- Kinerja kebisingan: Pada 2kΩ gain, input reference noise hanya 250nARMS; pada 20kΩ gain, input reference noise turun menjadi 49nARMS, secara signifikan meningkatkan akurasi deteksi untuk sinyal lemah;

- Kecepatan switching: Pada 2kΩ gain, waktu naik/turun hanya 0,8ns; pada 20kΩ gain, waktu naik/turun adalah 1,3ns, memungkinkan menangkap sinyal transien berkecepatan tinggi;

- Karakteristik output: swing output mencapai 1.5VPP, mampu langsung menggerakkan beban 100Ω. Struktur output diferensial mendukung koneksi langsung ke ADC (analog-to-digital converter),menyederhanakan desain rantai sinyal;

- Power Supply & Power Consumption: Operasi satu pasokan dengan rentang tegangan 3V sampai 3.45V, tegangan pasokan khas 3.3V, arus henti sekitar 30mA. Mendukung mode daya rendah;dapat dinonaktifkan melalui pin EN selama operasi kosong untuk menghemat daya.

- Parameter tambahan: rentang arus DC input hingga 60 ~ 72μA, arus drive linear output khas (sink / sumber) 26,6mA, impedansi output diferensial sekitar 21Ω,dan rasio penolakan mode umum yang sangat baik (CMRR).

(II) Keuntungan Kinerja Utama

1. Programmable Gain untuk Adaptabilitas Multi-Skenario

PeraturanLMH32401IRGTRmenggabungkan modul kontrol gain yang dapat diprogram. Dengan mengkonfigurasi tingkat pin GAIN,memungkinkan beralih cepat antara 2kΩ dan 20kΩ pengaturan gain tanpa memerlukan penggantian resistor eksternal atau desain ulang sirkuitFleksibilitas ini memungkinkan penyesuaian dengan skenario fotodeteksi di bawah intensitas cahaya yang bervariasi:modus gain rendah 2kΩ mencegah jenuh sinyal- Di bawah pencahayaan lemah dengan sinyal masuk yang lemah, beralih ke mode 20kΩ gain tinggi memperkuat amplitudo sinyal.- Kinerja low-noise memastikan akurasi deteksi untuk sinyal lemah tetap utuh.

2. Desain kecepatan tinggi, low-noise untuk dioptimalkan pemrosesan sinyal frekuensi tinggi

PeraturanLMH32401IRGTRyang secara khusus dioptimalkan untuk pemrosesan sinyal optoelektronik berkecepatan tinggi. dengan bandwidth maksimum 450MHz dan kecepatan switching cepat 0,8ns,dengan mudah menangkap sinyal arus transisi frekuensi tinggi dalam aplikasi seperti lidar dan komunikasi optik kecepatan tinggi tanpa distorsi sinyal yang signifikanPada saat yang sama, sangat rendah input referensi kebisingan (sedikit 49 nARMS) secara efektif menekan kebisingan lingkungan dan gangguan yang disebabkan oleh perangkat,Meningkatkan secara signifikan rasio sinyal ke kebisingan (SNR)Hal ini memecahkan tantangan kebisingan selama amplifikasi sinyal optoelektronik lemah, membuatnya sangat cocok untuk aplikasi deteksi presisi tinggi di lingkungan cahaya rendah.

3. Input Tunggal ke Arsitektur Output Diferensial dengan Penolakan Noise yang Luar Biasa

PeraturanLMH32401IRGTRmenggunakan input ujung tunggal untuk arsitektur output diferensial. Input ujung tunggalnya secara langsung berinteraksi dengan perangkat sensor arus seperti fotodioda,menghilangkan kebutuhan untuk sirkuit konversi sinyal tambahanOutput diferensial secara efektif menekan kebisingan mode umum dan interferensi elektromagnetik (EMI), meningkatkan stabilitas transmisi sinyal.Hal ini membuatnya sangat cocok untuk transmisi sinyal jarak jauh dan aplikasi di lingkungan elektromagnetik yang kompleksSelain itu, output diferensial dapat langsung mengemudi port input diferensial dari ADC tanpa memerlukan sirkuit konversi diferensial tambahan,menyederhanakan desain rantai sinyal sambil meningkatkan akurasi pengambilan sampel ADC.

4. Integrasi Tinggi Mengurangi Biaya Desain Sistem

PeraturanLMH32401IRGTRmenggabungkan beberapa modul fungsional praktis, memungkinkan operasi yang stabil tanpa komponen eksternal yang kompleks:

- Sirkuit penjepit perlindungan 100mA terintegrasi mencegah kerusakan perangkat dari overcurrent sementara atau input overload sementara memungkinkan pemulihan cepat dari kondisi overload, meningkatkan ketahanan sistem.Sirkuit pembatalan cahaya lingkungan (ALC) terintegrasi menggantikan kapasitor kopling AC antara fotodioda dan amplifier, menghemat ruang tata letak PCB dan mengurangi biaya sistem. Sirkuit ini dapat dinonaktifkan melalui pin IDC_EN untuk mengakomodasi persyaratan DC-disambung;Fungsi multiplexing output terintegrasi memungkinkan beberapa perangkat LMH32401IRGTR untuk multiplex ke ADC tunggal melalui kontrol daya rendah dari pin EN, memfasilitasi multiplexing divisi waktu sinyal multi-saluran untuk lebih mengurangi biaya sistem dan jejak.

5. Low-Power Control untuk Aplikasi Portable

PeraturanLMH32401IRGTRmendukung mode daya rendah. Ketika amplifier tidak digunakan, pin EN dapat menempatkan perangkat ke dalam keadaan daya rendah. Selama keadaan ini, pin output memasuki kondisi impedansi tinggi,mengurangi arus statis secara signifikan dan menghemat daya secara efektifFitur ini memungkinkan kompatibilitas dengan perangkat bertenaga rendah seperti rangefinder laser portabel dan sistem LiDAR genggam, memperpanjang waktu berjalan perangkat.keadaan output impedansi tinggi memfasilitasi multiplexing dengan beberapa perangkat, meningkatkan integrasi sistem.

III. Modul Fungsional UtamaLMH32401IRGTR

(1) Modul Kontrol Gain yang dapat diprogram

Modul kontrol gain yang dapat diprogram adalah salah satu modul inti dari LMH32401IRGTR.perangkat beroperasi dalam mode gain 2kΩ default; ketika pin GAIN ditarik tinggi, ia beralih ke mode gain 20kΩ.memastikan transmisi sinyal yang tidak terganggu dan memenuhi persyaratan pengkondisian sinyal dalam kondisi cahaya yang berubah secara dinamisDesain terintegrasi ini menghilangkan kebutuhan untuk chip kontrol gain tambahan atau jaringan resistor eksternal,menyederhanakan desain sirkuit sambil memastikan akurasi gain yang stabil dan meminimalkan efek drift suhu pada gain.

(II) Modul Pembatalan Cahaya Lingkungan (ALC)

Modul pembatalan cahaya lingkungan adalah optimasi khusus untuk skenario deteksi optoelektronik.sinar matahari, pencahayaan dalam ruangan), mencegah saturasi output amplifier yang disebabkan oleh cahaya lingkungan yang intens dan meningkatkan rentang dinamis sistem.Modul ini dapat langsung menggantikan kapasitor AC-coupling yang secara tradisional ditempatkan antara fotodiode dan amplifier, menghemat ruang tata letak PCB dan mengurangi biaya komponen. Ketika kopling DC diperlukan dalam aplikasi, modul dapat dinonaktifkan melalui pin IDC_EN,menawarkan adaptasi yang fleksibel untuk kebutuhan desain sirkuit yang berbedaModul ALC beroperasi pada bandwidth yang luas tanpa mempengaruhi transmisi sinyal frekuensi tinggi, memastikan integritas sinyal fotoelektrik.

(3) Proteksi Clamping dan Low-Power Control Module

Sirkuit penjepit perlindungan 100mA terintegrasi membatasi amplitudo arus selama overload input, melindungi tahap input dan output amplifier dari kerusakan.Hal ini memungkinkan pemulihan cepat ke operasi normal dalam kondisi kelebihan beban, meningkatkan keandalan dan stabilitas sistem, sangat cocok untuk aplikasi seperti lidar di mana masuk sinyal yang tiba-tiba kuat dapat terjadi.Ketika pin EN ditarik tinggi, perangkat masuk ke mode daya rendah dengan output impedansi tinggi.Fitur ini tidak hanya memungkinkan kontrol konsumsi daya tetapi juga memfasilitasi akuisisi sinyal multi-saluranMelalui kontrol pembagian waktu pin EN, beberapa amplifier dapat multiplexed, mengurangi biaya perangkat keras sistem dan konsumsi daya.

(IV) Modul Driver Output Diferensial

Modul driver output diferensial menggunakan desain swing tinggi, kecepatan tinggi dengan swing output 1,5Vpp, mampu langsung mengemudi beban 100Ω tanpa memerlukan penguat buffer tambahan.Modul ini menunjukkan rasio penolakan mode umum yang sangat baik (CMRR), secara efektif menekan kebisingan modus umum untuk meningkatkan stabilitas transmisi sinyal.meminimalkan distorsi dan gangguan kebisingan selama konversi sinyal untuk meningkatkan akurasi pengambilan sampel ADCDengan impedansi output yang rendah dan kemampuan penggerak beban yang kuat, modul driver menawarkan fleksibilitas tinggi untuk beradaptasi dengan berbagai desain sirkuit hilir.

IV.LMH32401IRGTRSirkuit aplikasi khas

LMH32401IRGTR biasanya digunakan untuk memperkuat sinyal optoelektronik di penerima LiDAR dan rangefinder laser.berpusat di sekitar photodiode,LMH32401IRGTR, dan beberapa komponen perifer. Pendekatan desain khusus adalah sebagai berikut:

1. Sirkuit masukan: Anode fotodioda dibumi, sementara katode terhubung ke pin IN + dari LMH32401IRGTR. Pin IN- terhubung ke tingkat referensi (misalnya, GND atau tegangan bias tetap),membentuk struktur input ujung tunggalSebuah kapasitor kecil terhubung secara paralel di seluruh fotodiode untuk menekan kebisingan frekuensi tinggi.

2. Gain Control: Pin GAIN terhubung ke VDD (3.3V) atau GND melalui resistor untuk mencapai konfigurasi gain tetap 20kΩ atau 2kΩ.pin GAIN dapat dihubungkan ke pin MCU GPIO untuk kontrol perangkat lunak.

3Fungsi Membuat: Pin EN terhubung ke pin GPIO MCU untuk mengontrol mode aktif / daya rendah perangkat berdasarkan persyaratan sistem.Pin IDC_EN harus ditarik tinggi untuk memungkinkan penindasan cahaya lingkungan dan mencegah gangguan dari cahaya lingkungan.

4. Power and Ground: VDD1 dan VDD2 keduanya terhubung ke catu daya 3,3V. Kondensator dekopulasi 0,1μF dan 10μF terhubung secara paralel di dekat pin daya untuk menekan kebisingan catu daya.Pin GND menggunakan grounding titik tunggal dan terhubung ke terminal tanah dari photodiode untuk mengurangi kebisingan ground loop.

5. Sirkuit output: OUT + dan OUT- terhubung langsung ke pin input diferensial ADC. Tegangan referensi ADC dikonfigurasi agar sesuai dengan pin VOCM LMH32401IRGTR untuk memastikan kompatibilitas sinyal.Jika ADC menggunakan input ujung tunggal, sirkuit konversi diferensial ke ujung tunggal dapat digunakan untuk koneksi.

V.LMH32401IRGTRSkenario Aplikasi

Memanfaatkan kecepatan tinggi, kebisingan rendah, gain yang dapat diprogram, dan integrasi tinggi,LMH32401IRGTRterutama ditujukan untuk aplikasi deteksi optoelektronik kecepatan tinggi dan pemrosesan sinyal, termasuk:

- LiDAR: berfungsi sebagai amplifier front-end untuk penerima, memperkuat sinyal arus lemah dari fotodetektor.memungkinkan deteksi jarak kecepatan tinggi.

- Sistem Laser Ranging: Kompatibel dengan rangefinder laser genggam dan peralatan ranging laser industri,memperkuat sinyal fotoelektrik lemah yang dipantulkan dari laser untuk meningkatkan akurasi dan kecepatan respons.

- High-Speed Optical Communications: Berfungsi sebagai amplifier front-end untuk modul penerima serat optik (ROSA), memperkuat sinyal arus lemah dari fotodioda.Cocok untuk modul optik berkecepatan tinggi, transceiver serat optik, dan peralatan serupa;

- Deteksi fotoelektrik Otomasi Industri: Memperkuat sinyal untuk sensor industri (misalnya, saklar fotoelektrik, encoder fotoelektrik), melayani kecepatan tinggi,skenario inspeksi industri presisi tinggi;

- Peralatan medis dan ilmiah: Kompatibel dengan pemindai PET, tomografi koherensi optik (OCT), spektrometer kecepatan tinggi,dan perangkat serupa untuk memperkuat dan mengkondisikan sinyal optoelektronik lemah;

- Sensing 3D dan Pemindaian Barcode: Mengolah sinyal optoelektronik untuk kamera 3D dan pemindai barcode, meningkatkan akurasi deteksi dan kecepatan respons.

VIII.LMH32401IRGTRRingkasan

TI LMH32401IRGTR adalah amplifier transimpedan gain yang dapat diprogram yang dirancang khusus untuk skenario deteksi optoelektronik berkecepatan tinggi.integrasi yang tinggi, dan fleksibilitas yang tinggi. √ Ini mendukung pemutaran gain yang dapat diprogram antara 2kΩ dan 20kΩ, mengubah input ujung tunggal menjadi output diferensial,dan menggabungkan modul praktis seperti pembatalan cahaya sekitar, perlindungan penjepit, dan kontrol daya rendah. Hal ini mencapai operasi yang stabil tanpa sirkuit periferal yang kompleks. Dengan bandwidth maksimum 450MHz, minimal input reference noise 49nARMS,dan kecepatan beralih tercepat 0.8ns, ini sangat cocok untuk aplikasi menengah hingga tinggi seperti lidar, laser ranging, komunikasi optik berkecepatan tinggi, dan deteksi fotoelektrik industri.ini berdiri sebagai solusi amplifikasi front-end yang disukai untuk sistem penerima optoelektronik modern.