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[参考译文] OPA627:运算放大器多级中的噪声带宽

Guru**** 2393725 points
Other Parts Discussed in Thread: OPA627, TINA-TI, THS4131, OPA1632

请注意,本文内容源自机器翻译,可能存在语法或其它翻译错误,仅供参考。如需获取准确内容,请参阅链接中的英语原文或自行翻译。

https://e2e.ti.com/support/amplifiers-group/amplifiers/f/amplifiers-forum/1018016/opa627-noise-bandwidth-in-multiple-stages-of-op-amps

器件型号:OPA627
主题中讨论的其他器件: TINA-TITHS4131OPA1632

大家好、  我正在观看 TIPL 视频第8.4节。 在幻灯片的第15页上、添加 LPF 电容器时、我认为噪声带宽 shoud 对 U1使用 kn=1.22 (而不是1.57)。  

是的、U2的噪声增益可以被简化规则忽略、但 U2的低通滤波器(C2和 R4)仍在此处工作。 由于 f1=f2、 我认为它应该是针对 U1正输入上噪声的-6dB (二阶)滤波器。

我是否误解了某些内容?

此外,还将提出一个更一般的问题,如果 U1和 U2使用非常不同的截止频率、不同的阶数甚至不同的拓扑, 我们应该如何确定滤波器的阶数?  

谢谢!

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    您好、生锈了、

    对于裸单极低通滤波器、假设理想的运算放大器具有无限带宽、则系数 Pi / 2 = 1.57应为正确。

    Kai

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    您好、生锈了、

    我是 Kai 的观点。 由于 U1是主要噪声源、因此一阶滤波器可以使用1.57校正因数。  

    U2将在整个传递函数中引入另一个极点、但如视频中所示、影响整个传递函数的噪声计算并不重要。 计算的目的是估算系统中最坏情况下的噪声误差。  

    如果您有其他问题、请告知我们。  

    最棒的

    Raymond

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    实际上、 事实似乎是在中间- FP=15.9kHz 时确实有一个双极点 会导致-6dB 增益衰减而不是-3dB 、但噪声带宽既不是 BWNoise =1.22*FP (二阶) 也不是 BWNoise =1.57*FP (一阶)、因为在更高频率的 C1和 C2短接下 在 OPA627的单位带宽进一步衰减之前、在反馈电阻器上有效地将总体增益设置为1 -请参阅下面红色圆圈内的交流增益凸点。

    因此、TIPL 视频中 OPA627噪声的粗略计算假设了一阶系统的最坏情况(以下为绿色斜率)续流区假设的二阶近似值(以下为红色斜率)将低估蓝色垂直线标记的下方噪声的积分。  

    噪声频谱密度和665uVrms 总积分噪声的仿真结果如下所示。

    对于多级配置的不同截止频率、您应该像 TIPL 视频中所做的那样假设一阶系统(最坏情况)。 这将为您 提供总噪声的粗略计算(完整性检查)、同时您应该使用仿真工具来 进行更精确的总集成噪声估算。

    随附的 TINA-TI 文件可用于您自己的噪声仿真。

    e2e.ti.com/.../2248.OPA627-Noise.TSC

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    你好、Rust、你在这里的正确轨道上。  

    等效噪声功率 BW 的要点是在不执行积分的情况下快速计算积分噪声。 假设您关心第二级输出、您将第一级的噪声输出支配第二级的等效输入、并获得两个输出滚降极-是的、 2个重复实极点是一个1.22X 乘法器、用于获得等效的 NPBW。  

    我在 sim 中设置此值、在闭合时、我反复得到比我计算的更低的积分噪声。 起初、我认为第二级中增加的噪声有所不同、但这很容易测试、而不是。  

    无论如何、OPA627 2019模型显示的输入参考噪声约为4.9nV。 输出端的4.9nV*101第一级增益为495nV。 然后对两级应用1.22*15.9kHz 或19.5kHz NPBW -取根值495nV、然后乘以11、得到预测的758uVrms。  

    在这里、我运行了它、一个依赖源在仿真、但绕过第二级噪声-这给出了显示进入第二级的噪声占主导地位的相同结果。  

    我不知道为什么这种仿真远低于619uVrms。 但您基本上是正确的、对于 NPBW、这里的2级为1.22*F-3dB。  

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    这是这个文件、  

    e2e.ti.com/.../2stage-OPA627-noise.TSC

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    Michael、

    总积分噪声更低、619uVrms 而不是665uVrms、因为您在第一级使用了不同的增益- R1为9k 而不是10k、如客户原理图所示(请参阅下文)。

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    是的、我在第一级更改了 RF、并接近预测的758uV、是的、对较低电压进行仿真会令人困惑、因为在这里、增益最小值为1、直至 GBP 遇到问题时、我本来会期望更高的值。  

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    Michael、

    使用1.22二阶校正因数时的总噪声为758uVrms、假设宽带噪声为4.9nV/rt-Hz、而不是客户使用的4.5nV/rt-Hz。  使用4.5nV/RT-Hz 数会导致总积分噪声为696uVrms -因此几乎完全符合从 1MHz 上升到1MHz 时的仿真结果-请参阅下文。

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    [引用 userid="15644" URL"~/support/amplifiers-group/amplifiers/f/amplifiers-forum/1018016/opa627-noise-bandwidth-in-multiple-stages-of-op-amps/3762700 #3762700">对于多级配置的不同截止频率、您应假设采用一阶系统(最坏情况)、如 TIPL 视频中所述。 这将为您 提供总噪声的粗略计算(完整性检查)、同时您应该使用仿真工具来进行更精确的总集成噪声 估算。

    Marek、您好、这就是我想要的答案! 仿真中的信息确实与我的手工计算相匹配、方法是在(JW)域中写入传递函数。 它介于一阶和二阶之间。

    也感谢本次讨论中的每个人。 所有答案都有很大帮助!

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    生锈、这是我对1.22数字的观察结果、这是我为重复实极 NPBW 生成的1982分析-最右列是每级的 NPBW/F-3dB 比率。 这会将重复极点的数量增加(n)、然后给出方程式以继续底部的 Adnuseum。  

    e2e.ti.com/.../6761.Repeated-real-pole-NPBW.pdf

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    我更仔细地看了我发送的分析、哎呀- 1.22X 系数是重复极点 F-3dB 的乘积、而不是单个极点、所以请在这里重试、  

    首先、第一级的输出点噪声为我们提供了需要积分的内容、然后在第二级中增益并提供更多的带宽限制、  

    这实际上是5.14nV 等效输入参考电压、或输出电压为519nV。 以 sqrt (1.22*10.23kHz)或112 (10.23kHz 是重复极点 F-3dB)为单位。  

    519nV*112 = 58uVrms、第二级为*11或639uVrms -这是总输出噪声仿真应该显示的结果,所以这个669uVrms 只是略高于预期的639uVrms -现在更有意义了。  

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    你(们)好,Michael 感谢您的进一步解释!  

    顺便说一下、我在下面的链接中发布了一个关于 FDA 噪声计算和测量的问题。 如果您有兴趣、您是否会帮助您了解并分享您的见解? 再次感谢。

    (e2e.ti.com/.../opa1632-noise-calculation-for-differential-amplifier)

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    你打赌铁锈,所以实际上,回到你的第一个问题,那张幻灯片离这里很远,但是,实际答案可能超出了这篇介绍性论述的范围。 我将看一下 FDA。  

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    单击 OPA1632 (它实际上与 THS4131是同一个裸片)上的链接、即可看到没有任何内容?  

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    请尝试此链接、谢谢。 已经与 Sima 进行了一些讨论。 如果您愿意、您可能需要一些时间来完成该过程。 谢谢。

    e2e.ti.com/.../opa1632-noise-calculation-for-differential-amplifier