[参考译文] OPA4314：输入电压噪声不一致

您好、Torsten、

感谢您的提问。  我知道您已将其标记为已解决、但我想再深入探讨一下。  我使用与 Michael 不同的公式(请参阅 TI 高精度实验室)快速估算了1/f 噪声引起的总噪声、得到的值较高、为4uVpp。  我并不是说 Michael 错了、但设计团队可能使用了不同的方法来计算预期的噪声。  还需要考虑宽带噪声、尽管在该区域中它可能微不足道。

我还与开发团队联系、看看他们是否可以对他们的目标进行解释  他们很快就回来了，下面是一份复述的答复摘要。

时域数据可能会有误导性。  为什么？  由于器件之间可能存在差异、因此为时域图选择的器件实际上可能优于平均性能。  更重要的是、4至5uVpp 值实际上是最坏情况下的值。  换句话说、您不太可能在随机10秒采样中看到它、并且更有可能看到较低的峰间值。  您可能需要坐一会儿才能实际捕获这种很大的噪声。  将来为数据表获取数据时、可能会考虑这一点、以避免混淆。  最后、建议考虑典型规格而不是时域数据、因为典型规格应在器件变化范围内提供更好的平均值。

希望这对您有所帮助。

此致、

Daniel

尊敬的 Kai：

感谢您指出这一点并提供示例。  我已将其转交给相应的工程师、以供将来参考。  我不确定是否会重新获取此数据、但表格中的规格与您所说的规格无关。

此致、

Daniel

实际上、这里有很多关于这个主题的信息。 我展示的公式和方法已在30多年的经验中得到验证。  

我最近在一篇音频 Express 文章(2020年7月)中发布了一篇更新的噪声前置放大器、使用 OPA388进行0.1Hz 至10Hz 的10秒扫描-这基本上是对 Art Kay 撰写的这篇非常好的文章的升级。  

http://www.ti.com/lit/ug/slau522/slau522.pdf

该方程式在此处的第7页的3行中形成(方程式13到15)、完全通用、如果噪声遵循1/f 曲线、则完全正确。 我最初为线性 CFA 部件开发了大约1990年的这些部件。 这个等式大约是在中、并不是所有器件都显示了一个真正的1/f 噪声曲线。  

http://www.ti.com/lit/an/sboa066a/sboa066a.pdf

我倾向于依赖点噪声和10秒噪声扫描的测量图-这是使用 Art 文章中增益为100的有源滤波器电路、因此带宽很好。  

典型规格可能是一个误差、因为测量的10秒扫描要低很多-该扫描与我对点噪声图的预期相匹配。 它们可能会重新测量极其糟糕的单位以生成该5uVpp、 但这不会导致对规格的信心很大。 我怀疑、测量的10秒扫描应该已经与该典型规格相关联-他们刚刚错过了该典型规格。

让我们来看另一个与我有很大关系的最近示例、这里是 OPA837噪声规格  

我们甚至在这里有一个典型1/f 转角点-请注意、数据表点噪声图已根据实际数据安装到1/f 模型中、该模型可能与该形状不匹配。  

(接下来的几篇 Audio Express 文章将详细介绍如何实际获得这些输入点噪声曲线-从最新和最大的噪声前置放大器开始)。  

因此、将该公式与0.1Hz 至10Hz 范围内的数字一起应用、  

这将预测等效的平点噪声为20.4nV/rootHz

然后、为了在该范围内获得 RMS、时间根(9.9Hz)给出了64uVrms

然后、获得可预测385uVpp 的 Vpp (对于该10秒扫描、使用100有源滤波器前置放大器的增益)

让我们看看数据表的测量结果。 在这个扫描上看起来大约是320uVpp -只是在这里没有看到6sig 偏移、但是计算的目的是给出一个合理的边界、并且数据略在这个范围内。 这就是我所说的经验证。  

您好、Michael、

感谢您在此处提供的信息。  我花了一些时间浏览您建议的内容、发现它非常有用。

我还返回并使用 Art 的公式重新完成了计算。  我意识到、当使用放大器的带宽并假设一个系数为1.57的单阶砖墙式滤波器近似值时、我会得到一个值4uVpp。  但是、使用10Hz 的截止频率、我得到2uVpp、这至少更接近您的结果。  我使用+/-2.75V 电源曲线来估算10Hz 时的噪声密度。

再看一下数据表中的图12、我不确定我们是否确实具有真正的1/f 区域。  对我来说、它看起来不太理想。  但是、如果我们仅在0.1Hz 至10Hz 之间进行测量、我认为这没有关系、因为曲线的拐点似乎会晚很多...

我再次向系统工程师介绍了这一点、但他们拥有可证实其表规格的仿真数据。  我可能会尝试在团队中获得第三个意见。

此致、

Daniel

实际上、您没有对时域图使用单极滤波器、因此1.57X 是一个明显的误差。

最初的问题是希望5uVpp 是一个误差、我认为这是并且图在1.5uVpp 下更可信、因为"测量的"点噪声映射到"测量的10sec Vpp 噪声(我确定他们正在使用的是0.1Hz 至10Hz 滤波器) 非常好。 您的系统人员可以继续努力证明5uVpp 是正确的、但可能会失去设计-真的吗？  

Kai、在本例中、我相信典型规格的波形图可能是使用错误的流计算得出的。每次测量的数据都比从可用空间中拉出的典型值大。 我以前花了很多时间来确保与 char 曲线相关的规格行-需要很多时间、这似乎是一个疏忽。

哦、顺便说一下、Daniel、如果他们的设计仿真数据显示5uVpp 是正确的、那么点噪声必须在所示范围以下向上倾斜很多。 但是、10秒的扫描看起来是错误的？  

您好、Torsten、

在研究这一点时、值得指出的是、噪声规格只是典型规格。  换言之、不能保证您的器件具有此性能。  如果您确实需要此性能、您可能需要选择噪声规格明显较低的器件、以便为自己留出足够的裕度、因为我不确定这是一种始终得到保证的性能规格。

您是否能够根据此噪声规格进行筛查？

如果您愿意考虑、并且知道除此噪声值之外、哪些规格最重要、那么我很乐意为您的系统找到更合适的替代器件。

此致、

Daniel

您好、Michael、

我理解你的论点，并感谢你就这一问题提出意见。  轮子在内部旋转、让更多的人看看这一点。  当我有新信息时、我将会提供更新。

同时、我将尝试帮助 Torsten 找到不同的解决方案。  如果典型噪声规格上的3倍因素如此重要、则无论如何可能需要更多的设计裕度。  就我的观点而言。

此致、

Daniel  

Daniel：  

有一些 PA 器件与我在这里展示的分析完全匹配-我最近在2020年7月的文章《Audio Express 中的低频和爆音噪声》中将 OPA827用作汽车。 此处摘自以下数据表 TINA 仿真中的内容与0.1Hz 至10Hz Vpp 结果完全匹配。 (这是一个订阅杂志、因此我无法插入链接)。  

e2e.ti.com/.../Low-Frequency-and-Popcorn-Noise-in-High-Speed-Amplifiers-article-excerpt.docx

Daniel、您好！
是的、很高兴我向您发送其他要求：
-噪声电压4µVpp 最大值 FB = 0.5Hz 至50Hz
-单电源电压：5V
-每个放大器的电源电流：200µA μ A 最大值
期待您的建议。
Torsten

您好、Torsten、

您可以使用 OPA4191或 OPA4196。 但低噪声仅在-0.1V...2V 的有限共模输入电压范围内有效。

Kai

您好、Torsten、

另一项建议是查看 TLC2264/TLV2264。  静态电流可能处于临界状态。  但是、否则、我认为可能值得一看。  TLC2264尤其具有成本效益。

此致、

Daniel

您好、Torsten、

请告诉我建议的器件是否可接受。  如果我一段时间后没有听到您的回复、我将假定您已采纳其中一项建议、并且将该主题标记为已解决。

此外、您还可以随时返回一个后续问题。

此致、

Daniel

祝你好运:-)

Kai