Op-Amp Çıkışında Periyodik Artefakt Kaynağını Belirleme

Benim MAX44251 çift op-amp görünüşte olursa olsun yapılandırılan nasıl, çıkışta çok küçük bir istenmeyen 131KHz periyodik objesi var.

Benim varsayımım EMI idi, ama bu 131KHz sinyalini devrenin başka bir yerinde göremiyorum. Bunu ayrıca, tüm diğer elektronik aksamlar kapalı ve folyo ekranlama ile çevrelenmiş, birçok problu, çok sayıda binada test ettim.

Ne çıkarmaya çalışmalıyım? En azından 1mV'nin altında gürültülü bir gerilim takipçisi elde etmek istiyorum.

Şu anda çok basit bir şekilde yapılandırıldı:

^{bu devreyi simüle et - CircuitLab kullanılarak oluşturulan şematik}

Baypas kapakları alt zemin düzlemi katmanındadır. Vize elle lehimlenmiştir.

Hem Agilent 10X pasif probu (görmek zor) hem de 2mv / div'e kadar tam olarak zoom yapabildiğim aşağıdaki gibi bir prob aracılığıyla etkisini gözlemledim. Başlangıçta, çıktı bir karşılaştırıcıya beslendiğinden ve karşılaştırıcı çıktısının giriş sinyali genliğinin> 2mV olduğunu gösterdi.

Dalga şekli periyodik ama tuhaf. İşte farklı açılardan birkaç resim:

200 ns durduruldu

50 ns Serbest Çalışma

20 ns Serbest çalışan

10 ns Durduruldu

Bunun gerçekten veri sayfasında anlatılanların bir belirtisi olup olmadığını söyleyemem:

65kHz'de 'ı 65kHz’de aşan bir çivinin nasıl olduğuna dikkat edin - sesini duyduğunuz frekansın yarısı kadar; Ancak, 131.5kHz'e kadar karakterize etmediler.$30 \frac{\text{nV}}{\sqrt{\text{Hz}}}$

Ne çıkarmaya çalışmalıyım? En azından 1mV'nin altında gürültülü bir gerilim takipçisi elde etmek istiyorum.

Sadece düşük bant genişliğine sahip bir gerilim takipçisine ihtiyacınız varsa: Düşük geçişli bir filtre kullanın.

65 kHz ve üzeri sinyallere ihtiyacınız varsa: Bir RLC çentiği (bant durdurma) muhtemelen en iyi sonucu verir; Favori pasif filtre tasarım aracı üzerinde hızlı ve tembel bir tasarım çalışması mümkün yapılandırma olarak R = 0.16Ω, L = 1µH, C = 1.5µF verdi.

Gerilim izleyicinizin geri bildirim kolunda ters devreyi (RLC bandpass; (L - C) R ile değiştiriniz) kullanmaya çalışabileceğinizi unutmayın.

Bunun bir oto sıfır amplifikatör olduğuna dikkat edin (ayrıca kıyıcı dengelenmiş olarak da adlandırılır) - birçok çok düşük ofset opampı, giriş ofsetini periyodik olarak örnekleyerek ve ön uçtaki karşı kaymaya karşı telafi edici bir ofset enjekte ederek çalışır. Bunu yapmak için, girişte bir dizi analog anahtarla birlikte opampta bir osilatör vardır. Bu, girişin saat yönünde ilerlemesine ve giriş pinlerinde şarj enjeksiyonuna neden olabilir.

Muhtemelen bu cihaz, anahtarlama frekansı olarak 131kHz kullanıyor.

Maxim bölümüyle ilgili ayrıntılı bilgi bulamıyorum, ancak muhtemelen benzer olan bir Analog Aygıtlar bölümü için bazı bilgiler:

Analog Devices Sıfır kayma opampı

Eğer gerçekten düşük ofset ve kaymaya ihtiyacınız varsa, o zaman kullanılabilecek en iyi cihazlardır - Bant genişliğinizi sınırlamanız ve saati filtrelemeniz gerekebilir.

Otomatik sıfırlamanın bant genişliği, CMOS opamp'larında 1 / f gürültüyü kapsayacak kadar yeterlidir, bu nedenle CMOS opamp'larının sorun yaşamaya başladığı bir bölge olan 1 kHz'in altındaki frekanslar için çok düşük gürültü olabilirler.

Saat gürültüsünü filtreleyemiyorsanız, geleneksel bir parça kullanıp kullanamayacağınızı görün - sık sık daha kötü sapma ve ofset performansına sahip olurlar, ancak bunları 100uV ofsetten daha iyi elde edebilirsiniz. Bipolar giriş yükselteçleri genellikle bu parametre için CMOS'tan daha iyi olduklarından, giriş önyargısı akımını değiş tokuş etmeniz gerekebilir. Bipolar da genellikle düşük gürültüdür.

Benzer bir Doğrusal Teknoloji parçasında (LTC2051) karşılaştığım ilgili bir sorun, otozero devresinin, çıkış doygun olduğunda aşırı yükten kurtulmak için çok uzun zaman alabilmesidir - birçok MHz'de GBW'ye sahip bir parça için birçok milisaniye. Bu, osilatörler veya eşik dedektörleri gibi çalışmasının normal bir parçası olarak doyan herhangi bir uygulama için uygun değildir.

Marcus ile aynı fikirdeyim, ~ 130 kHz, Chopper anahtarlama frekansının ~ 65 kHz'lik ikinci harmoniği olacaktır.

Op Amp'inizin azaltılmış bir 'Kapalı Döngü Bant Genişliği', ikinci harmoniğin (~ 130 kHz), ilk harmonikten (~ 65 kHz) daha büyük bir boyuta sahip olmasına neden olabilir, bu, Marcus’un söylediği gibi bu gürültüyü filtrelemek için pasif bir filtre.

Art Kay'ın " 1 / f Gürültü ve Sıfır Kayma Yükselticileri " başlıklı bir makalesi var .

Op Amp Gürültü hakkında daha fazla bilgi edinmek istiyorsanız, TI Precision Labs for Noise'ı inceleyin .

Cevabınız yok, ama size ilham verebilirim, nasıl hata ayıklayacağımı söyleyebilirim.

İlk önce, çipin hemen yanındaki bir bypass kapağını lehimlemeye çalışırdım. Bir 0603 kısım, 100nF ve diğer pime bağlanmak için örgü kullanın (düşük endüktans için). Sen bypass kapaklar nispeten yüksek endüktans viyalları arkasında, ve bu onları sivri için etkisiz hale getirebilir. Sivri uçlar 131 kHz'dedir, ancak frekans içeriği çok daha yüksektir, bu nedenle iyi bypass çok önemlidir.

Bu muhtemelen başarısız olur :-).

Sonra amperi değiştirirdim: 1. Analog Cihazlar çok düşük ofsetli trim amper yapar. Ofset, otomatik sıfır amperindeki kadar düşük değildir, ancak kontrol edin. Bunlar biraz daha pahalı, bu nedenle bütçenizi ve mahsup etme gereksinimlerinizi kontrol edin. AD8615'e ve benzerlerine bakın. Tek şey, bunlar yüksek hacimli tüketici ürünleri için biraz pahalı olur.

2 Ayrıca, çapak kahverengi bir soydan gelen eski güzel bir enstrümantal bipolar opamp'ı düşünün (şimdi Texas Instruments.). Sapma akımından kurtulmak için her iki girişte de aynı empedansı kullanın ve giriş empedansının ofset akımının önemi olmayacak kadar düşük olduğundan emin olun. Opa237'ye benzer bir şey.

3. Farklı bir otomatik sıfır amperi, belki de spektrum spektrumlu saati olan birini deneyin. Yine, analog cihazların parçalarına bakın.

İyi şanslar