[参考译文] OPA991-Q1：电路输出端的直流/直流开关噪声

Shihab、

造成这一问题的原因有几种可能性。

1. 我认为最有可能是电源抑制。  在您的波形中、电源上的 180kHz 信号看起来约为 24mVpp。  该频率下的电源抑制 (PSRR) 约为 35dB（见下文）。  35dB 的 PSRR 转换为大约 17.8mV/V 的抑制。  当电源上的噪声为 24mVpp 时、来自 PSRR 的输入基准噪声为 (24mVpp)(17.8mV/V)= 0.427mVpp。  电路的噪声增益为 2V/V、因此输出噪声约为 0.854mVpp。  我在输出图上没有看到比例、因此我不知道这是否接近您看到的值。   运算放大器失调电压和偏置电流限制 介绍了 PSRR 原理。
2. 我注意到电源噪声与输出噪声的形状不同。  在一定程度上是可以预期的、因为 PSRR 会改变信号形状。  但是、在本例中、噪声看起来像阻尼振荡。  我想您可能会遇到由 PSRR 产生的噪声触发的稳定性问题。  我看到根据原理图说明运算放大器连接到 ADC。   ADC 的输入端是否有电容器滤波器？  如果没有、您能否检查 ADC 的输入电容？  当运算放大器驱动容性负载时、输出可能会出现过冲和振荡。  根据运算放大器特性和电容大小、过冲和振荡可能不会太糟糕、但足以放大 PSRR 产生的噪声。  尝试移除 R4 并直接测量运算放大器输出。   
3. 您可能需要在同一示波器波形上捕获电源噪声和输出噪声。  最好确认输出噪声与电源噪声一致。  输出端似乎有两组间隔很近的振荡 、我认为这两组振荡可能与电源噪声的上升和下降有关。
4. 开关电源和输出信号之间可能存在其他一些耦合机制。
5. ADC 的采样率是多少？  如果 ADC 在接近 200kHz 的频率下采样、则噪声可能来自 ADC、而不是运算放大器的 PSRR。

以下是一些可能的解决方案：

1. 选择交流 PSRR 高得多的放大器。  找到频率为 180kHz 时非常出色的滤波器非常具有挑战性。  TLV888 看起来更好一点（大约 40dB）。  OPA827 更好（尤其是在正电源下）、但与 OPA991 相比、成本很高。  在任何情况下、您都可以尝试使用具有更佳 PSRR 的器件作为实验、看看它是否有帮助（确认 PSRR 是问题）。  关于曲线、需要记住的一点是它们是典型值、因此实际 PSRR 可能比典型曲线更好或更差（线性值上的+/–20%是一个很好的估计值）。  以线性值表示的是 PSRR、单位为 mV/V
2. 假设问题是 PSRR、理想解决方案是降低电源噪声。  或者、降低噪声频率也很有帮助、因为在低频下 PSRR 更好。  降低噪声的常见方法是使用具有良好交流 PSRR 的 LDO。  另一种方法是在去耦之前增加去耦或添加一个与运算放大器电源串联的电阻器（即运算放大器电源上的低通滤波器）。  10 Ω 和 1uF 去耦将创建 16kHz 低通滤波器、这应该会显著降低 180khz 电源噪声。  这样做的问题在于、电阻器上存在压降、这将取决于运算放大器的电流消耗。  因此、您应该尝试将电阻限制在 10 欧姆或更低。  OPA991 没有高 IQ、因此这可能效果很好。   
3. 如果运算放大器确实存在很小的稳定性问题、从而有效地放大了噪声、您可以选择 R4 的值来提高稳定性。  如果运算放大器确实连接到容性负载、我可以帮助选择电阻器。
4. 如果噪声通过另一条路径耦合到运算放大器中、这可能是 PCB 布局问题。  。  系列的第四个视频 有一个章节介绍了 PCB 布局、可更大限度地减少噪声信号耦合。

我知道这是很多信息。  希望这能有所帮助。  我认为它是 PSRR 和稳定性的组合。

此致、艺术