[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

您好！

其他数据表(例如 TLV9062、OPA827)显示时域图与表中典型规格之间的匹配要好得多。 因此、我认为它要么是错误的曲线、要么是表中的拼写错误。

选择哪个值？ 最糟糕的是:-)不，所有的笑话都在旁边，桌子的价值。 它比图中的曲线更为重要和相关。

Kai

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