[参考译文] XTR111：输入参考噪声频谱

尊敬的 Stephen：

您是否阅读过数据表的"动态性能"部分？

Kai

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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