[参考译文] OPA858：分析放大器 TIA 电路中仿真噪声与测量噪声不匹配的原因

尊敬的 Jian：

  感谢您提供详细的问题陈述。  

  我想首先仔细检查该器件的电压/电流噪声建模是否正确：

  在运行以输入为基准的电压噪声时、模型似乎关断了几十年：

  我可以通过编辑网表来解决这个问题：

  上述 X=1e-3 更改为 X=1e2、X=0.1e-3 更改为 X=0.1e2、以下是与数据表匹配的正确结果：

  然后、我检查了以输入为基准的电流噪声：  

  下述示例与数据表中的示例类似：

  在提出问题之前、您是否能够快速检查更改电压噪声网表是否会改变仿真中的输出噪声结果。  

谢谢您、
Sima  

您好 Sima、

非常感谢您的快速答复和有用的指导。

按照您的建议、我重新运行了 OPA858 的输出噪声仿真、更新后的仿真结果如附图所示。

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从仿真结果中可以看出、有一种有趣的行为：在放大器的同相输入和反相输入端观察到的等效噪声不同。

将此观察结果与数据表中提供的输入电流噪声信息进行比较时、我会有一些问题。 反电动势 10MHz 、以同相输入为基准的仿真噪声近似为 120fA/√Hz 、而数据表显示输入电流噪声水平约为 500fA/√Hz 5 到 8dB。 这似乎是一个明显的差异。

在这一点上、我不清楚这种差异是否是由于：

• 宏模型中输入参考噪声的不同定义或基准点、或

• 数据表中描述的高频输入电流噪声机制这一事实可能无法在仿真模型中充分体现。

关于您关于优化输入基准电压噪声的建议、我观察到它的影响主要是在仿真中的低频处。 由于我们的当前应用主要关注中高频噪声性能、因此在此阶段我没有进一步追求这种优化。

再次感谢您的指导。 如果您能就上述意见提供任何进一步的见解、我将不胜感激。

健

 尊敬的 Jian：

当您 在模型中提及输入参考噪声的不同定义时、您是否参考了通过 AM1 和 AM2 测得的不同电流噪声值、以及这是否会影响结果？ 关于实际器件建模的电流值差异、这可能是测量值和仿真值之间差异的原因。 整个频率范围内的电流噪声较高会导致模型未捕捉到的输出噪声较高。 另一个考虑因素是该模型并不总是捕获精确的频率响应、如果有更多的峰值或电路的实际带宽不完全相同、这会影响正在测量的输出噪声。 看看这个特定的模型、它是使用较旧的架构完成的、遗憾的是、没有太多的文档来调整其值、 并且此模型的闭环响应与实际器件不同、从而导致上文中讨论的输出噪声差异。

此致、

Ignacio

尊敬的 Jian：

• 是的、您回答正确。 感谢您让我们了解反相与同相输入电流噪声之间的差异。 一些放大器可能具有不同的电流噪声、具体取决于内部输入架构。 但是、对于该器件、数据表在同一图中提到了 IBN 和 IBI、这意味着反相输入电流噪声应与同相输入电流噪声相同。 对于 TIA、IBI 是与反馈电阻器相乘时计入总输出噪声的值：
  
  
  
  
  因此、由于 IBI 正确、因此它将正确显示放大器产生的电流噪声。 这很可能是您提到的光电二极管噪声+频率响应差异所致。  
  
  
• 是、这是正确的。  

 仿真中的高频 TIA 噪声分析在指定的带宽下只对放大器进行准确的分析。 但是、由于实际元件具有容差、实际上放大器本身也具有一定的容差、尤其是批次间的容差。 此外、TIA 在扩展/限制闭环带宽的调谐电容方面非常敏感。 因此、由于带宽不同、这也会影响总输出噪声测量。 这样可以准确地依赖测量数据为最终值、如您所述、仿真对于启动应用或帮助调试特别是稳定性评估非常有用。  

 为了进行更准确的仿真、我建议添加光电二极管、并测量电路板上的电容以实现其精确值。 以下是标准 TIA 配置的噪声贡献：  

尊敬的先生：

非常感谢您的详细说明和 OPA858 模型的局限性。

这有助于我们更好地了解仿真和测量之间的差异、尤其是在输入电流噪声建模和闭环频率响应差异方面。 我们同意、对于高频 TIA 噪声分析、测量结果应视为最终参考、而仿真主要用于趋势评估和稳定性分析。

感谢您抽出宝贵的时间、为我们提供支持。 当在我们的设计工作中使用模型时、这些信息非常有助于设置正确的预期。

再次感谢您的帮助。

此致、

健

尊敬的 Jian：

 没有问题,我很高兴它是有帮助的,并同意你所有的发言！

谢谢您、
Sima