This thread has been locked.

If you have a related question, please click the "Ask a related question" button in the top right corner. The newly created question will be automatically linked to this question.

[参考译文] XTR111:输入参考噪声频谱

Guru**** 607815 points
Other Parts Discussed in Thread: XTR111, TIDA-01471, DAC5311, OPA2197
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/880141/xtr111-input-referred-noise-spectrum

器件型号:XTR111
主题中讨论的其他器件: TIDA-01471DAC5311OPA2197

你(们)好

我们希望将 XTR111用作与 IEPE 传感器配合使用的可编程电流源的一部分、如 TI 用于 PLC 模拟输入的 TIDA-01471 IEPE 振动传感器接口参考设计中所述。 参考设计中的 IEPE 电路基本上就是我们需要的。

通过查看 XTR111的数据表、我曾经有过问题。 数据表的图6显示了输入参考噪声频谱图。 在10kHz、20kHz 的频率下有许多噪声尖峰。 50kHz、这是由于 XTR111中电流源的斩波性质。 我们的应用需要20kHz 的模拟带宽、因此我担心其中一些噪声可能出现在来自 IEPE 传感器的信号路径中。

图6显示了作为电压的噪声、I = 2mA 时的典型值为10uVrms RTI。 如何将该噪声电压与 XTR111/外部 PNP 晶体管的输出电流相关联? 我们计划根据参考设计和设计在 0至3V = 0至20mA 范围内使用 DAC5311。 这些尖峰是否随电流增加?

此致

Steve

  • 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。

    尊敬的 Stephen:

    您是否阅读过数据表的"动态性能"部分?

    Kai

  • 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。

    您好 Kai

    XTR111看起来非常嘈杂。 我正在考虑改用经验证的设计 SLAU502的修改版本。 我已经使用 OPA2197在 TINA 中模拟了0至3V 输入、0至20mA 输出、结果看起来很好。 您认为这是一种偏置 IEPE 传感器的好方法吗?您是否看到此电路存在缺陷?

    此致

    Steve

  • 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。

    您好、Steve、

    如果我们可以最大程度地减小栅极电容并滤除10kHz 和20kHz 噪声、您应该能够消除电流尖峰。 除10kHz 和20kHz 外、大多数噪声频谱都是随机噪声、但这些电流干扰可通过低通滤波器进行衰减。 10kHz 噪声具有100 μ s 的采样周期、20kHz 具有50 μ s 的采样周期。  

    我想知道 传感器应用中频率分布和振幅中的典型振动特性是什么。 让我做一些模拟、确保不会出现意外。  。  

    最棒的

    Raymond

  • 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。

    你(们)好,Ray

    电流源用于新产品(每个器件将有8个相同的通道)。 客户已指定 IEPE 传感器、其模拟带宽为0.5Hz 至20kHz。 因此、我对10kHz/20kHz 尖峰的关注。 电流源为 IEPE 传感器提供偏置。 但 IEPE 当然是一个2线制接口、因此信号在交流耦合之前处于偏置电平。

    此致

    Steve

  • 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。

    您好、Steve、

    您的电源电压轨是什么? 我有一些工作要做。 此外、我导入了低输入电容 MOSFET (DMP21D6UFB4、55.4pf)、但 VDS 电压额定值未进行优化。 无论如何、我将在周一对此进行处理、并找到一种在10kHz 和20kHz 频率下仿真电流干扰的方法。

    您的应用中可接受的电流误差是多少、+/- 0.1%?

    e2e.ti.com/.../XTR111_5F00_0_5F00_3V_5F00_to_5F00_4_2D00_20mA-noise-injection-02152020.TSC

    最棒的

    Raymond

  • 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。

    您好、Steve、

    您发表了以下评论:

    电流源为 IEPE 传感器提供偏置。 但 IEPE 当然是一个2线制接口、因此信号在交流耦合之前处于偏置电平。


    0-20mA 电流源是否为 IEPE 传感器的直流偏置? 如果是这种情况、您根本不会遇到问题(可以轻松地将其滤除)。 请告诉我。  

    我将在星期一向大家展示当前的干扰仿真。  

    最棒的

    Raymond

  • 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。

    你(们)好,Ray

    是的、电流源用于偏置 IEPE 传感器。 请参阅 TIDA-01471 http://www.ti.com/tool/TIDA-01471

  • 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。

    尊敬的 Stephen:

    是的,10kHz、20kHz、30kHz…… XTR111数据表图6中显示的噪声峰值将显著增加 XTR111的输出噪声、如数据表"动态性能"部分中的图39、40和41所示。 但是、该噪声将使信号链的信噪比降级的程度主要取决于 IEPE 传感器的输出阻抗。 0r 的交流输出阻抗将完全抑制 XTR111的噪声。 IEPE 传感器的输出阻抗越高、信噪比就越差。

    噪声滤波并不那么简单、因为 XTR111电路必须保持 IEPE 传感器的高阻抗。 请记住、理想电流源具有无限的输出阻抗。 因此、抑制噪声峰值所需的 XTR111输出端的滤波电容不得创建到信号接地的阻抗过低路径、因为这也会导致该频率范围内所需信号的阻尼。 这就是选择非常小的 C33的原因:

    100pF 在20kHz 时的阻抗约为80k、这对于信号频率响应而言似乎是可以接受的。 但100pF 几乎没有噪声抑制效果。 另一方面、XTR111数据表中建议的10nF 在20kHz 时会产生大约800R 的阻抗、这对于高达20kHz 的信号频率范围来说太小了。 同样、这也取决于 IEPE 的实际输出阻抗。

    Kai

  • 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。

    您好、Kai、Raymond

    Raymond、在超链接之后、我对您的最后一个回复因某种原因被截断。 偏置电压为28V。

    客户的输入阻抗规格为1M/1nF、因此我确实受到了限制。 此设计具有多个频率高达20kHz (再次由客户指定)的内置滤波器、因此对于较低的带宽、电路运行良好。 在较高的频率下、似乎只是性能下降。 我考虑了 LC 滤波、但不相信它能正常工作。

    我非常重视您对经 TI 验证的设计 SLAU502高侧电压至电流转换器的意见。  我修改了设计并仿真了0至3V 输入0至20mA 输出、看起来效果相当好。

    此致

    Steve

  • 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。

    您好、Steve、

    您已指示偏置电压为28V。 您是说电源电压轨为28吗? 1M/1nF 输入阻抗是否是振动传感器输入信号的交流耦合运算放大器规格? 振动传感器的阻抗是多少?

    XTR111中的电流噪声尖峰来自斩波放大器。 由于这适用于压电式/加速计应用、因此滤波量有点有限。 我正在尝试找到一种最佳的方法来模拟问题、我找到了以下仿真模型、请参阅随附的文件。 仿真的值未最终确定、您可以根据需要进行修改。  

    例如、对于恒流驱动、假设恒流固定为4mA、直流偏置电压设置为10V、传感器的 R LOAD 为2500欧姆。 我随意选择了10kHz 和20kHz 频带中的10uVpp 噪声、并使用10VDC 偏置对振动传感器进行仿真。  

    或者、我们可以将 LC 滤波器放置在振动传感器之前、并将 BW 限制在大约5kHz、然后它将滤除(衰减) 10kHz 和20kHz 电流尖峰。 如果您有兴趣、我可以尝试这种方法。 根据设计规格、我需要知道连接到接地的最大电容是多少。 您的电流精度规格是多少?

    e2e.ti.com/.../XTR111-Current-Glitch-Simulation-02172020.TSC

    最棒的

    Raymond

  • 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。

    你(们)好,Ray

    是的、XTR111的电源电压轨为28V。

    客户对我们所设计仪器的输入阻抗的要求指定了大于1M 的输入阻抗、分流为1nF、因此我猜这意味着大于1M 的电阻和小于1nF 的电容。

    我们对实际使用的 IEPE sensor9s 一无所知。 可能有多个。 通常、阻抗较低、为100R 至~300R。

    我认为使用 LC 滤波器的目的是将其放置在电流源的输出端。 请考虑 TIDA-01471的图2。 我想知道"编程电流"位置输出处的 LC 滤波器是否正常工作。 激励要求针对直流电流、如果在达到传感器/输入 T 点之前可以消除尖峰、则问题将得到解决。 但我认为电感器可能太大。 快速计算表明、1mH/1uF 的截止频率为5kHz。 我不相信这种做法会奏效。

    感谢您和 Kai 在本节目中提供的所有帮助。

    此致

    Steve

  • 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。

    您好、Steve、

    是的、我们非常感谢 Kai 在论坛中提供的技术专业知识和支持。  

    关于 IEPE 传感器、许多制造商制造振动传感器。 我使用过多家压电式传感器供应商、它们都具有不同的频率响应范围、灵敏度、温度范围、单轴或多轴以及其他特性。  

    恒定电流源将这些传感器的直流偏置设置为电压电源轨的大约中点、以便最大限度地提高压电效应(交流电压响应与振动、 通过 FFT 算法分析哪个电压响应以提取频率分量)。 由于许多 IEPE 传感器的阻抗设计较低、因此应用需要0-20mA 的稳定恒定电流源。  

    关于 LC 衰减建议、它可能不像您指出的那样工作。 我意识到运算放大器斩波或开关效应本质上更"机械"、而不是正弦类型。 此外、可能需要较大的电感器尺寸、但它可能不会太大。 总之、消除电流干扰的另一种方法是使用陷波滤波器消除 电路中的特征频率。 我想您可能已经有了一个有效的解决方案。  

    最棒的

    Raymond