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[参考译文] OPA4141：爆音噪声

admin
Guru**** 667810 points
Other Parts Discussed in Thread: OPA4141, OPA140, OPA4140, OPA4188, OPA4192, OPA141
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/952845/opa4141-popcorn-noise

器件型号：OPA4141
主题中讨论的其他器件： OPA140、 OPA4140、 OPA4188、 OPA4192、 OPA141

大家好、

我们正在开发生物电势测量系统(EEG)、并且遇到一些演示爆音噪声信号的 OPA4141芯片的问题。 在最后一批中、我们总共有21个芯片、其中一个芯片具有严重的爆音噪声、另外两个芯片表现出罕见的尖峰(每分钟几个尖峰)。
最令人烦恼的问题是具有罕见尖峰的芯片、因为测试它们非常困难、时间太长、而且消费者仍然无法确定是否拥有绝对不含爆米花的器件。

我`m、它不是 PCB、焊接、EMI 或水化伪影-我们尝试在不同的 PCB 和不同的通道(每个 PCB 都有7个 OPA4141通道)上重新焊接特定的坏芯片、手动以尽可能最低的温度重新焊接、使用大多数无源磁通、例如 CF-10、 清洁超声波浴池中的硼-特定芯片仍然存在问题。 不同运算放大器也没有此类问题(max4478、也是 JFET、但具有更高的噪声、运行10年、大约700个)

我们还观察到 OPA4140和 OPA140存在同样的问题、但统计数据较少、因此我们认为这可能只是一个"坏批次"。

我们非常喜欢 OPAx141、因为它具有低1/f 电压噪声且几乎没有电流噪声、非常适合生物电势测量系统、但爆音噪声问题使这一优势变得零。

是否有希望这种情况今后能够得到改善？

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    TI__Guru**** 667810 points
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    上午 Alex、  

    有些器件确实会进行爆米花筛查、但您会注意到、长周期器件的筛查成本非常高。  

    确保没有1/f 或爆音噪声的最简单方法是使用斩波运算放大器。  

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    TI__Guru**** 667810 points
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    您好、Michael、

    就我而言-生物电势测量系统中不可能使用斩波器。 至少我尝试过 OPAx388和 OPAx188以及 OPAx180 -所有这些都在高阻抗源和长电缆(10-100kOm 和1m 线)的实际情况下展现出极高的噪声。 我不`m 原因-我的建议是、它是否具有高 EMI 敏感性或输入开关的电荷注入。 正如我现在看到的- OPAx388数据表中没有"医疗仪器"标签(这是一段时间之前)。

    我 之前甚至在这里提到过这个问题、而 deсision 是"斩波器不太适合高阻抗源"。

    UPD：

    这里是第四个(从21个)故障芯片。 它的尖峰非常非常罕见、但会出现一组严重的尖峰。

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    TI__Guru**** 667810 points
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    嗯、是的、这是由源阻抗增益的斩波输入电流-如果您没有、您可以尝试在 V+输入引脚上接地的滤波电容。 您所需的信号带宽可能很低、斩波器 F 也很高-为其提供 V+到接地的低阻抗路径可能会有所帮助

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    TI__Guru**** 667810 points
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    这不是一种将电容器放置在输入端的好方法、因为它会引入50/60Hz 的小相移、从而降低共模抑制。 我的测试至少表明、该电容需要过高才能将斩波诱导噪声保持在较低的水平... `m 我做了一些错误，但无论如何，我没有看到任何真正有效的使用斩波器进行生物电势测量的参考设计，但有很多很有希望的科学(！) 论文。

    BTW、I θ`m 在此项目中仍使用两个 x388来调节 OPA4141输出、并且它们工作正常。

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    TI__Guru**** 667810 points
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    尊敬的 Alex：

    您能否展示使用斩波放大器的电路原理图？

    Kai

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    TI__Guru**** 667810 points
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    Shematic"几乎与我之前 的帖子相同、只是我尝试将电容器放置在两个放大器的+IN 附近、并将10kOm 输入电阻器更改为100kOm。 如下图所示、即使在+IN 引脚上使用1nF 电容、噪声也远高于 OPA4141。 对于 OPA4141、噪声几乎处于100kOm 的理论最小值。 请注意、这是在单个电路板上同时需要的记录。 我刚刚将 OPA4141中的一个替换为 OPA4188斩波器、并在+IN 引脚和 VCM 之间添加电容器。 在+IN 引脚上没有电容器时、噪声会增加4-6倍、 大约为4-6 uV rms。

    1nF 的输入意味着60Hz 的阻抗值只有2、65M…… 当电极电阻即使相差10kOms 时、它也会产生非常糟糕的 CMRR。

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    TI__Guru**** 667810 points
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    Alex、您好！

    OPA4141是在十年前推出的、采用较旧的 TI JFET/双极工艺制造的。 即使差分输入器件是 JFET、输入级中也有双极晶体管、如数据表图1所示。 JFET 极不可能表现出爆音噪声、更有可能由双极晶体管产生噪声。  

    您在应用中试用了 OPA4188自动置零运算放大器、这是很好的做法、尽管它可能无法正常工作。 尽管 OPA4188等自动置零运算放大器不会出现1/f 噪声、但它们对连接到的阻抗很敏感。 内部开关会产生电荷传输电流噪声、而在高阻抗电路中、该噪声会转换为电压噪声。 这可能是该特定运算放大器的噪声较高的原因。

    我建议在您的 EEG 应用中尝试 OPA4192。 这是一款噪声适中的非常现代、精密 CMOS 运算放大器。 它是在我们的现代 CMOS 工艺中进行处理的、这种工艺不太可能产生爆音噪声。 它不使用任何斩波或自动置零方法来实现极低的偏移和漂移。 噪声不如使用 OPA4141时观察到的低、没有爆音噪声、但您可能会发现其总体噪声性能可用于您的应用。

    www.ti.com/.../opa192.pdf

    此致、Thomas

    精密放大器应用工程

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    Thomas、您好！

    非常感谢您的解释。 现在、我们将考虑两种器 件：采用 OPA141时价格更昂贵但噪声超低的版本、采用不同放大器时成本更低。 由于我们的音量不是很高、因此我们可以检查每个放大器是否有爆米花、即使是 几个小时也是如此。 只需使用一些具有 SOIC14封装的测试 PCB`s。 但主要的问题是爆米花箱的长期概率函数(抱歉、我的英语)、您可能知道这方面的一些研究吗？  

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    尊敬的 Alex：

    您可能会对这个非常好的十字线感兴趣：

    e2e.ti.com/.../Popcorn-Noise.pdf

    另请参阅此主题：

    爆音噪声主要是制造过程中的一个问题。 组装后、弹起装置通常会立即开始爆音。 当然、老化过程(例如腐蚀)或离子在晶体中漂移时过热也会导致爆裂。 但是，通过始终妥善处理设备，可以很容易地防止这些过程:-)

    因此、通过手动筛选器件、您可以很好地从产品中永久消除爆音噪声、最好是在老化后执行、以便晶体免受所有化学和物理不平衡的影响。

    顺便说一下、最佳的爆音检测器无疑是人耳。 所以我们应该更好地把它命名为“耳罩”:-)

    Kai

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    尊敬的 Alex：

    我正在与我的经理讨论 OPA4141爆音问题、他比我更了解我们的精密运算放大器的历史以及为最大程度地降低爆音噪声而采取的措施。 OPA4140和 OPA4141具有相似的规格、但 OPA4140的精度确实比 OPA4141高。 两个运算放大器的成本反映了这一点。

    据他了解、OPA4140确实在其生产流程内接受了内联爆音噪声测试。 出于实际原因、爆米花测试时间有限、因此可能无法捕获较长时间发生的爆米花。 然而、这可能会降低接收到易爆音器件的可能性。  

    您可能需要在 EEG 应用中尝试几个 OPA4140运算放大器、看看它是否会改善您的测试结果。

    此致、Thomas

    精密放大器应用工程

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    TI__Guru**** 667810 points
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    非常感谢大家！  当然、对于消费者而言、制造商最好在数据表中指明有关爆音噪声易感性的信息(因为他们绘制了偏移电压的直方图)...   我认为不能说一个典型的模拟增生器(更不用说业余爱好者)、即使有很好的体验、也对这种类型的噪声有很多了解、并且知道在面对噪声时会发生什么。

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    TI__Guru**** 667810 points
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    当然、Alex、  

    在过去做过爆米花筛查工作后、在我看来、看到筛选器件型号和筛查长度的综合列表不是很好(只要我们在做梦、可能是估计的测试逃逸率？) 哦、由于爆米花根本不应该存在、因此在 RUG 问题下进行了大量扫描(不仅仅是 TI、ADI)-我有大量的测试数据显示了我们测试过的一些 ADI 部件上的爆米花-如果您提出要求、 不存在、我们显然在测试固定装置中使用了爆米花)。  

    从操作角度来看、爆米花筛查就像几个数量级长的测试时间-每次您移动组装和测试基地时、一些渴望成为新员工的员工都希望将其作为多余的测试线去除、并且可以轻松地为自己消除这种现象创造奖励。  

    我最近发表的 AudioXpress 文章之一是将一个爆米花前置放大器更新为斩波器实现(基本上是0.1Hz 至10Hz 的高增益有源滤波器)-最好使用这些、因为您知道测试固定装置中没有爆米花。