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[参考译文] THS7530-Q1:噪声问题

Guru**** 1821780 points
Other Parts Discussed in Thread: THS7530, THS4541
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/1179288/ths7530-q1-noise-problem

器件型号:THS7530-Q1
主题中讨论的其他器件:THS7530THS4541

我们在其中一个新项目中使用 THS7530 VGA 芯片、我们遇到了噪声问题。 根据 THS7530的规格、芯片的噪声为1.1nV/Hz。 相比之下、高速运算放大器 THS4541的噪声为2.2nV/Hz。 我尝试使用 TINA 仿真软件来构建一个仿真电路、用于对两个芯片进行噪声测试。 测试结果表明、200MHz 时 THS7530和 THS4541的总噪声输出分别约为200uV 和70uV。 仿真电路和数据如下图所示。

然而、在这两个电路的实际生产之后、我们使用示波器来测试这两个电路的噪声、THS7530的噪声大约为2.6mV (RMS)、比仿真数据大10倍以上、而 THS4541的噪声为0.13mV、 这与仿真数据类似。 我们总共制作了5个 THS7530测试板、噪声结果都是2.6mV、这可以排除单芯片异常的可能性。 此外、我们还购买了 TI 的 THS7530演示板、测试的噪声也约为2.6mV。

迫切需要你的帮助和协助。

谢谢你

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    您好!

    我认为问题是您已将 Vocm 引脚接地、因此它超出范围:

    我重复了您的仿真并使用了数据表建议的中间电源 Vocm:

    我得到这个总噪声:

    它似乎符合您的经验结果。

    请不要忘记:1.1nV/√Hz 是输入噪声、此处放大器的增益约为100。

    祝你一切顺利

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    在我的测试电路板中、,Vocm 使用100nF 电容浮动、并将增益设置为最小值、但噪声仍然大约为2.6mV。 这是正常的吗?  

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    在我的测试电路板中、,Vocm 使用100nF 电容浮动、并将增益设置为最小值、但噪声仍然大约为2.6mV。 这是正常的吗?  

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    您好!
    我认为这是正常的。 TI 专家可以告诉您更多信息、但我认为、该芯片可被视为具有模拟乘法器(数据表中显示的是 Gilbert CELL)的固定增益放大器。 因此、电压噪声增益实际上是固定的、与增益控制电压无关。
    Zoltan

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    这证实了上述情况:

    e2e.ti.com/.../ths7530-about-noise-figure

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    感谢您的回复、这真的很有帮助。 但我仍然很困惑、为什么噪声这么大。 您的意思是主要噪声是由 Gilbert 蜂窝架构造成的?是否有任何与运算放大器相同的高速 VGA 具有更低的噪声?

    在 THS730的数据表中、噪声系数更差、但总输入电压噪声看起来正常、总输入电压噪声的含义是什么? 没有参考意义、但很容易被此参数误解。

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    您好!

    噪音一点也不大、实际上、噪音很低! 如果增益为100且带宽超过200MHz、您会期望什么?  

    在输出端,您可以看到放大器输入噪声密度在带宽上的100倍。 执行简单计算:

    输出端的放大器噪声= 100 * 平方根((1.1nV)^2/Hz*200MHz)1.56mV

    输入端的 R=100欧姆等效电阻(R3和 R4电阻之和)在输出端产生的热噪声= 100 *平方根(4*k*T*R*200MHz)1.82mV,大于放大器的噪声!

    3.它们在输出端的组合噪声为(1.56^2+1.82^2) mV≈2.39mV 的平方根、非常适合您的观察结果。

    THS4541以单位增益运行、当然输出噪声要小得多。

    使用 TI 培训材料详细了解如何处理噪声: 计算 RMS 噪声 密切计算与您的问题相关的总噪声。

    Zoltan

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    您好、Zoltan、

    感觉有问题。 事实上、当我进行测试时、增益并未设置为如此大的尺寸。 我将增益设置电压设置为0V、大约为2-3倍、测试的噪声输出也大约为2.6mV、这一点不会随增益调整而变化。 我还尝试在仿真电路中将输入电阻设置为1Ω Ω、这会产生更多的噪声。 阅读其他人对问题的回答、有人提到 VGA 设计是恒定噪声输出。 我想知道吉尔伯特蜂窝架构产生的噪声是否太大、或者其他什么导致噪声比运算放大器大10倍以上。

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    请参阅 e2e.ti.com/.../ths7530-about-noise-figure

    当今许多 VGA 使用可提供恒定输出噪声的拓扑。 但这意味着、输入电流噪声取决于设定的增益。 设定增益越高、输入参考噪声越低。 这就是数据表的图3所示。

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    您好!

    将该器件视为电压控制衰减器、后跟固定增益放大器。 较低的信号增益是通过在施加较大的固定增益之前衰减输入信号来实现的。 因此、输出端始终具有相同的内部增益和噪声、只能更改输入信号衰减。

    在上一个仿真中,您已更改输出分压器(R6、R7、R8),因此您实际上已将输出电压加倍,从而增加了总体增益。 因此、输入端的1欧姆电阻确实产生了较小的噪声、正如预期的那样。

    总之、Gilbert 单元和放大器都不会产生较大的噪声。 信号增益与内部固定增益之间的差异 可能会使您感到困惑、但我希望 现在已经足够清楚了。 每种架构都有其优缺点。 如果您确实需要该放大器提供的功能、具体取决于应用。

    Zoltan

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    好的、是否确定 THS7530芯片的噪声水平是我测试过的、大约2.6mV、不是由我的测试错误导致的?

    此外、我们的要求是可以通过 VGA 芯片的功能来调节2~4倍的增益、但噪声应小于1mV。 是否有其他更合适的方案来实现这一点? 该方案应符合 AEC-Q100认证。

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    您好!

    如您所见、您的结果与仿真、其他帖子和噪声计算结果一致。

    如果您只需要2到4之间的增益、 则可以选择另一种更适合的解决方案。 为此、我认为您应该考虑以下几点:

    • 您是否需要连续增益控制、或者在增益2和4之间切换是否足够? 需要多少个增益步长?
    • 如果您使用 ADC 处理信号、则2至4的增益范围意味着只能再处理一位 分辨率。 是否真的需要它?
    • 所需的带宽是多少? 带宽越高、您得到的噪声就越多。
    • 增益应该是多精确?

    当然还有其他几点、但这些可用于选择放大器架构。

    尽量仔细地了解您的需求、然后在 TI 网站上使用参数搜索。 有电压控制放大器、可变增益放大器、具有各种增益范围和带宽的可编程增益放大器。 您还可以采用多个具有禁用功能的运算放大器来实现可切换增益、 请参阅 《有线或多路复用器和 PGA 参考设计》、

    如果您需要更多帮助、我建议您启动新主题并作为新主题提问。 我认为这个主题应该关闭。

    祝您好运!

    Zoltan

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    谢谢。