线程中讨论的其他部件: INA190, OPA320, LM7705
尊敬的 TI 同事
我使用 INA190EVM 作为 PIN 光电探测器的放大器。 光输入为 CW 光,没有调制功能。 电流低于0.1 mA。 Rsense 为1k 欧姆。 已选择 INA190A1芯片。
噪声始终存在约30mV。 您是否可以建议为什么会有如此大的噪音,以及如何减少噪音? 非常感谢。
此致
赵文
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尊敬的 TI 同事
我使用 INA190EVM 作为 PIN 光电探测器的放大器。 光输入为 CW 光,没有调制功能。 电流低于0.1 mA。 Rsense 为1k 欧姆。 已选择 INA190A1芯片。
噪声始终存在约30mV。 您是否可以建议为什么会有如此大的噪音,以及如何减少噪音? 非常感谢。
此致
赵文
你(们)好,凯
感谢您的评论。 我们正在尝试为 PIN 光电探测器制造超低噪声,低偏置电流和低偏移放大器。 我们预计 输出电压应为0至3.3V,光学输入 电压为0mw 至0.1mw (或电流约为0至0.1mA),输出噪声级别为 below1mv。
INA190在 PD 方面运行良好,但噪音很大。 使用的原理图如下所示。
请告知产生较大输出噪声(30mV)的原因。 如果 INA190不适合,您也可以建议使用其它合适的 IC。
非常感谢
赵文
赵文,您好!
正如我在您运行 INA190之前所说的那样,INA190的分流电阻过高,而 INA190的设计并非如此。
这是一种更好的 TIA 方法。 查看这款非常好的 AppNote:
您能否详细了解您的应用程序? 您打算使用哪种照片探测器? 您感兴趣的频率范围是多少? 华盛顿?
凯
赵文,
INA190A1典型 BW 为45kHz。 因此,这不是用于100 kHz 信号的好放大器。 尽管设备在使用直流电源时性能良好。 请参阅此电路设计,了解如何计算测量1uA 至104uA 的 INA190A1温度下最坏情况下的直流错误总数。
我们建议使用 shunts < 1kΩ 的主要原因是我们不希望高分流电阻向下加载放大器前端和内部开关。 但是,这些影响中的大部分可以通过输入差分电容器来缓解/修复,因为这可以用作开关输入的充电桶。 此外,添加差分低通 RC 滤波器有助于降低 负载噪声和/或周期性负载瞬变的总体输出噪声。 请参阅下面数据表中的突出显示部分。
如果信号链可以接受设备的最佳带宽,我强烈建议它们放置一个最大允许带宽的输入滤波器,以衰减所有噪音,同时保持输入开关稳定。 请注意噪音数据的差异。 然后添加一个输出滤波器(同时具有最大允许 BW)。 考虑 INA190输出引脚处的有源运算放大器滤波电路,因为这也有助于驱动 需要低阻抗源和大 BW 的 ADC。
希望这能有所帮助。
最佳
彼得
赵文,您好!
我会这样做:
e2e.ti.com/.../zhaowen_5F00_opa320.TSC
e2e.ti.com/.../zhaowen_5F00_opa320_5F00_1.TSC
凯
赵文,您好!
施加反向电压会降低探测器电容并允许更大的 TIA 带宽,因为当探测器电容降低时,需要降低最小相位导联反馈电容,从而提高带宽。 但这通常仅是要求带宽最高(>100MHz)的应用程序的问题。 它在100kHz 应用中不起相关作用。
当我们谈论100kHz 应用时,使用反向电压并不会相应地降低光电探测器的响应速度。 这可能仅与需要最高带宽(>100MHz)的应用相关
施加反向电压也会显示一些缺点。 它将增加暗电流,并由此增加噪音。 此外,线性度将降低,零件到零件的灵敏度变化将增加。
如果您正在寻找精密电路,请选择0伏的反向电压。
如果不知道照片探测器,我就不能说更多了。
凯
赵文,您好!
即使是轨对轨运算放大器,其输出也不能一直降至0V。 OPA320将使其线性操作范围保持在负电源轨的输出电压接近100mV。 请参阅 OPA320数据表第8页上的“开路电压增益”规范。 这就是该电路中产生100mV 偏移电压的原因。
此外,以下电路可能会出现信号电压完全降至0V 的问题。 但是,如果这不是问题,您可以通过一个小的负电源电压为 OPA320的负电源轨供电,例如来自 LM7705的负电源电压。 或者,您可以采用数据表图44中所示的解决方案。 在这些情况下,将 OPA320的+输入连接到0V。
凯
赵文,
因此,35kHz 输入和输出滤波器的 pk-pk 噪声仍然是30mV? 这太高了。 我计算出的数值接近3mV 峰值。 要确保测量任何放大器的真正工作噪音,请确保执行以下操作:
1.确保放大器输出在其线性区域运行(当输出处于线性区域时性能最佳,因此>~20mV)。 这可以 通过添加偏差/参考电压来实现。 对于 CSA INA190,这意味着对参考引脚施加~100mV 的小电压。 这样,当负载电流= 0时,设备始终处于工作区域。 对于运算放大器 OPA320,Kai 在其电路中使用一个电阻器分压器切断单电源电压。
这样做将确保输出永不饱和,从而避免恢复延迟,从而使任何放大器都能快速运行并提高性能。
使用低阻抗电压源作为参考总是更好,但电阻器分压器仍可用于 INA190,但我建议至少在参考引脚处使用去耦电容器,以帮助降低电阻器的热噪音。
2.确保您的去耦电容尽可能靠近电源引脚。
3.使用 输入 滤波器,特别是用于 INA190。 如果 二极管电压有噪音,共模滤波器也会很有帮助。
4.确保良好的接地布局;所有接地节点都是公用的,并与低阻抗线迹/电缆相连。 这也包括示波器的接地。
5.尝试测量示波器的噪声层并进行探头以了解硬件的噪声限制是什么。
关于使用运算放大器互阻抗电路来实现高带宽,下面是一个文件,其中显示了实现这一步的步骤。 请注意,如果您希望 Vout 在无负载条件下降至0mV,则需要在 V 针脚处提供负极电源电压,如 Kai 所述。 请注意,这也可能与 INA190有关,但总差分电源电压(Vs - GND)仍需要 <6V 。 使用 INA190的主要优点是 IQ 低,直流精度高,CSA 之间的高输入阻抗,并且能够测量高达 42V 的总线电压电流 ,而不受单端电源电压的影响。 启用引脚也很好,因为如果您最终使用 Vs =+2.5V 和 V_GND =-2.5V (参考= 0V)等双电源为 INA190供电,它可以简化电源排序。
https://www.ti.com/lit/an/sboa220a/sboa220a.pdf
以下是所有互阻抗产品组合:
希望这能有所帮助。
最佳
彼得