通道多路復(fù)用時(shí)運(yùn)送工作異常，原因何在？

在進(jìn)行通道多路復(fù)用時(shí) ，很多工程師的放大器可能會(huì)出現(xiàn)工作異常。究竟是什么導(dǎo)致的呢？

在一些應(yīng)用中，工程師可能忘記了放大器輸入與具有超快速瞬變的設(shè)備相連。例如，由圖1所示的電壓跟隨器(或儀器儀表放大器)對(duì)多路復(fù)用器進(jìn)行緩沖。輸入信號(hào)是靜態(tài)的，并且由RC網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行濾波，從而降低了噪聲帶寬或RF干擾。放大器必須足夠快以便在轉(zhuǎn)換之間建立，所以選擇時(shí)必須考慮壓擺率和帶寬。然而，在實(shí)驗(yàn)室中，結(jié)果卻并不如預(yù)期： 放大器輸出移動(dòng)緩慢，并且波形不正常，有建立長(zhǎng)尾現(xiàn)象。建立時(shí)間遠(yuǎn)不及規(guī)格。問題可能在哪里?

圖1 具有多路輸入的電壓跟隨器

許多事情可能出錯(cuò)，但根本問題是通道轉(zhuǎn)換時(shí)放大器輸入過載。如果輸出的移動(dòng)速度不及輸入(或者至少在輸入移動(dòng)前其沒有移動(dòng))，那么兩個(gè)輸入間會(huì)出現(xiàn)較大的差分電壓。 這種狀況可能使輸入晶體管飽和、增加輸入偏置電流、正偏內(nèi)部保護(hù)二極管，或者造成其它意想不到的影響。 這種通道切換的實(shí)際反應(yīng)取決于輸入拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)、工藝技術(shù)和內(nèi)部保護(hù)電路，并且還取決于瞬變速度和相鄰?fù)ǖ篱g的電壓差異。 除了放大器對(duì)過載狀況有所反應(yīng)外，增加的輸入偏置電流(即使它僅在多路復(fù)用器和運(yùn)算放大器間的寄生電容中流動(dòng))還會(huì)對(duì)多路復(fù)用器輸入端的電容充電或放電。這種干擾改變了原電平，只能通過連接在干擾源與電容之間的電阻來恢復(fù)。如果濾波器的時(shí)間常數(shù)很大，那么放大器的輸出端就會(huì)出現(xiàn)較長(zhǎng)的建立長(zhǎng)尾現(xiàn)象。

根據(jù)問題的來源，可以做幾件事來補(bǔ)救解決。在這種情況下，低成本解決方案就是在與快速源(多路復(fù)用器)相連的各輸入端添加串聯(lián)電阻。 這有助于在瞬變過程中通過增加源的阻抗來避免使輸入飽和。 在DAC輸出中，或者如果放大器用于調(diào)理來自微處理器或FPGA的方波，則簡(jiǎn)單的RC有助于降低邊沿速度，從而使放大器正常運(yùn)行。 具體情況需要具體分析以確定最佳解決方案，但是請(qǐng)關(guān)注瞬變條件。并且記住，遠(yuǎn)離麻煩的最好方法就是減速!