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[参考译文] OPA2182:OPA2182与 OPA2192的噪声

Guru**** 2558250 points
Other Parts Discussed in Thread: OPA2182, OPA2192

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/981827/opa2182-noise-of-opa2182-vs-opa2192

器件型号:OPA2182
主题中讨论的其他器件: OPA2192

您好!

我 在差分运算放大器级中使用了 OPA2192 (如所附图片 U78-A 所示)。 由于存在温漂问题、我已切换到 OPA2182。
现在、我比较了这两个变体的噪声花环、因为这与温漂一样对我们也很重要。 在 J33处使用有源电压轨探针测得。 差分放大器的输入均连接至 GND。
我可以看到两个方面:

OPA2182输出的总体噪声水平略高于 OPA2192输出的噪声(ADC 结果显示 OPA2182的本底噪声高出1.15倍)  
OPA2182输出显示短路尖峰(请见图片)

从这两个器件的数据表中可以看出、OPA2182在1/f 噪声(低频)条件下的表现要好得多、在更高频率的噪声条件下的表现应该大致相同。
OPA2182的电流噪声远高于 OPA2192。

我假设较短的尖峰来自斩波放大器的输入电流尖峰。 我已经学习了 TI John Caldwell 编写的文档《斩波放大器中的固有噪声源》。
我的计算表明、斩波器噪声不应成为问题、因为 R526和 R525仅为270欧姆。

有什么想法会导致这些高峰?

谢谢、此致、

Patrick

原理图:


OPA2182 @ U78-A 的输出:

OPA2192 @ U78-A 的输出:

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    没错。  OPA2182 1/f 输入电压噪声优于 OPA2192、因为它是一款斩波运算放大器、1/f 被消除。  然而、OPA2182的输入电流噪声远高于 OPA2192 (见下文)、OPA2192在输入阻抗上进行转换、从而在 OPA2182的250kHz 斩波频率下产生电压尖峰。 由于 IB 电流尖峰的持续时间只有几纳秒、因此其幅度可能在10uA 范围内-因此电压尖峰可能达到10uA*270欧姆=2.7mV、并馈送到反馈电容器上的输出中、该电容器充当尖峰尖锐边缘的缓冲器。

    因此、消除 OPA2182输出端电压瞬变的最佳方法是在第二级输出端使用低通滤波器。

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    您好、PRUF、

    John Caldwell 关于 Choppers 中固有噪声的信息非常丰富。 这是我第一次查看这些信息,它确实很好地涵盖了这个问题。

    OPA2182噪声与时间关系图清晰地显示了周期性尖峰、指示斩波运算放大器前端发生的换向开关。 John 在幻灯片21中清楚地说明了斩波电流噪声如何影响运算放大器的输出噪声。

    实际上、您的电路在 OPA2182差分放大器级中使用了270欧姆的低输入电阻器、它们确实分流了高值15千欧反馈电阻器。 等效电阻确实很低、但小电流尖峰仍会转换为输入电压尖峰、并且它们将会出现。 如 John 的幻灯片中所示、运算放大器输出端提供的负载会影响该点的尖峰电平。

    我们观察到、当将斩波运算放大器置于差分放大器配置中时、电流尖峰问题变得更加明显。 这与斩波运算放大器每个输入端看到的等效阻抗尽管使用了精确的电阻器、但并未完全匹配相关。 不仅电阻、而且电容需要进行平衡、这在所有电路布局中都不容易实现。 大致说来、两个输入之间的阻抗不平衡越大、电流尖峰的夸大程度就越大。

    此外、您还提到噪声图像是在差分放大器输出 J33处测量的。 如果瞬态电平发生变化、那么很想知道 U1205-B 的输入电路是否与 J33断开。 只要 U1205-B 保持稳定、移除 R1208可能是一种实现该目的的方法。

    此致、Thomas

    精密放大器应用工程

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    此外、PRUF、虽然 Tom 和 Marek 已经回答了斩波器噪声问题、但我尝试为您的第二级运行一个低噪声 MFB RC 解决方案、但这些值不太容易读出、 但我认为这是您当前的解决 方案、其中底部的解决方案是理想的、您不是很容易获得目标 Fo 和 Q、而是接近1.18MHz 的最小 GBP、从而得到20dB 的最小环路增益。  

    如果我为您的值运行输出总噪声仿真、并且下面显示的值略有改善、则 MFB 输出噪声会略有降低-您的第一级当然处于主导地位、因此这将产生很小的影响、 但是、只要检查并通过、如果您想为指定的目标滤波器尝试这些 RC、则较低的噪声曲线是改进的 RC 值。  

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    您好、PRUF、

    C1423应该能够吸收来自 OPA2182输出的大量脉冲:

    e2e.ti.com/.../pruf_5F00_opa2192.TSC

    假定脉冲持续时间大约为2ns:

    Kai

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    您好!

    对所有贡献者:感谢他们的支持和宝贵的反馈。

    如果电流尖峰在10uA 的范围内、则所有尖峰都是合理的、并且 U78-A 输出端显然有2...3mV 的尖峰
    接下来、我将尝试将 U78-A 与下一级隔离、以查看 第二级对这些尖峰的影响。 我还将尝试 删除 C478和 C477。
    看看这是否也有影响。 尽管我已经看到这些电容器改善了非固有噪声。
    这些尖峰中的大部分会被后续阶段过滤掉、但在目标上进行高质量测量有点棘手。 结果最好 在 ADC 原始值上看到。  

    我将在获得更多结果后立即返回...

    此致、

    Patrick

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    您好、PRUF、

    您能说您的电路来源是什么吗? 您能否将其添加到原理图中? 我提出的原因是、可能需要 C477和 C478来实现稳定性和噪声抑制。

    此外、不要使用示波器探针直接接触 U78-A 的输出、而是插入一个100R 隔离电阻器。

    Kai

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    尊敬的 Kai:

    源极为60mV 分流器(但此测量仅使用其范围的1/10、标称输入为+/-6mV)。

    第一级在没有电容器的情况下是稳定的、但是它们确实抑制了很多外部噪声。
    此外、通过限制该第一级的带宽、可以改善第一级输出的总噪声水平。

    此致、

    Patrick

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    您好!

    我确实在 TI DIYAMP-SOIC 板上构建了第一级、并且在使用和不使用 C478/C477的情况下进行了测量。

    它表明、这些电容器总体改善了本底噪声(噪声振幅减少大约20%)、但另一方面、输出端的斩波尖峰的振幅增加了一倍。
    我使用从 DIYAMP-SOIC 板到示波器(无隔离电阻器)的1:1同轴电缆进行了测量。 OPAMP 输出无额外负载。

    因此 、在接下来的测量中、我将尝试 弄清楚 附加负载对这些斩波尖峰的影响...

    此致、

    Patrick