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[参考译文] INA223：0.1Hz 至10Hz 电压噪声测量

admin
Guru**** 2524460 points
Other Parts Discussed in Thread: OPA827, INA223

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/755658/ina223-0-1hz-to-10hz-voltage-noise-measurement

器件型号：INA223
主题中讨论的其他器件：OPA827、

你(们)好，先生

 

 

有关图28“0.1Hz 至10Hz 电压噪声”的相关信息

正如文档#SLAU522中提到的、我们构建了经过 TI 验证的有源滤波器设计

并将 OPA827用作 DUT、在没有屏蔽 CAN 的情况下进行短暂连接和接线。

 

当被用作 DUT 时、所得到的波形是近似且满足的(PK-Pk = 24.2mV)、但不是 INA223

 

OPA827

 


 

 

 

根据 INA223的图28、估算值应为

 


(1)增益= 20

VOUTPK-PK = 200nV/ Div x 6 Div x 20 (增益) X 100 (滤波器增益)= 2.4mV

 

(2)增益= 300

VOUTPK-PK = 200nV/ Div x 1 Div x 300 (增益) X 100 (滤波器增益)= 6mV

 

结果是预期的10倍；我们不知道什么决定了测量以及如何确定

 

我们只需通过分压器(200欧姆和1欧姆)将 VCM 设置为1V、VIN+- VIN-设置为5mV、并将 VIN–连接到 GND。


感谢您的推荐和测量指南！

此致

本

 


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    TI__Guru**** 2524460 points
    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。
    您好 Ben、

    感谢您考虑使用德州仪器。 您使用什么来提供输入？ 如果它是交流/直流转换器加上开关模式电源、即使在 VCC 和 GND 两端有大电容的情况下、也可能引入大量输入噪声。 为了实现最低的输入噪声、您应该使用电池。 您可以使用的最佳电池来源之一是镍镉电池。
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    TI__Guru**** 2524460 points
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    您好 Patrick

    感谢推荐！

    实际上、两端产生的差分电压来自线性电源或碱性电池的分频

    其中

    Vs =线性电源

    VBUS =线性电源或碱性电池

    通常、OPA 的输出噪声是通过将输入短接至 GND 来测量的。

    据理解、输入共模电压不正确也会导致 INA 不正确

    由于 INA 是对称和平衡的、它是否适合将两个输入连接到 GND？

    或者、我所要做的就是找到一个清晰的来源？

    是否可以展示如何测量 INA 的噪声？

    此致

    本

  • 0
    TI__Guru**** 2524460 points
    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。

    您好 Ben、

    您能否按如下所示设置 INA223？

    您还可以执行的一项测试是测量以下配置的输出噪声。  这将显示这些运算放大器是否产生了比预期更大的噪声。

    最后、如果您在此处的输入端施加1mV 正弦波、您是否会看到100mV 正弦波输出？

    此时、在跟踪工程师和我们所采用的噪声测量测试设备时遇到了一些困难。  当我能够跟踪它们时、您将会知道它们。 此外、我不会将 INA223的输入端连接到接地端以进行测量。

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    TI__Guru**** 2524460 points
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    您好 Patrick

    感谢您的提醒和评论！

     

    已检查 BPF 的传递函数和本底噪声。

    转角频率和增益接近您的设计、但我不确定本底噪声的预期是多少。 因为本文档中没有提及 SLAU522

    BPF 本底噪声

    INA223 @关断电压模式(增益=20V/V)

    根据波形、峰峰值比预期差得多

    请参阅设置图、是否需要改进？ 也许我不应该接受理所当然的东西！

     


     


    感谢您对本案例给予了极大的关注和努力

     

    此致

    本


     

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    TI__Guru**** 2524460 points
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    您好 Ben、
    当您说增益接近时、这是否意味着您在1Hz 下传递1mV 信号并看到100mV 输出时？ 如果它大于100mV、它有多大？ 我注意到您的制造电路板与 SLAU522中所示的电路板稍有不同。 您能给我一个您所做电路板修改的列表吗？ 至于您的设置、您这次能否包括 INA223并将输入接地。 如果您之前尚未设置输出模式、还可以在配置寄存器中设置分流电压测量？
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    TI__Guru**** 2524460 points
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    e2e.ti.com/.../Board-Modification-for-INA223-20190110.pptxe2e.ti.com/.../Board-Modification-for-INA223-20190110.pptxHiPatrick

    感谢您的回复、很抱歉您描述的不清楚！

    帕特里克：

    当您说增益接近时、这是否意味着您在1Hz 下传递1mV 信号并看到100mV 输出时？ 如果它大于100mV、它有多大？

    本：

    是的！ 其中、我提到的近增益和转角频率是有源 BPF (我尝试尽可能匹配建议的设计中的组件)

    帕特里克：

    我注意到您的制造电路板与 SLAU522中所示的电路板稍有不同。 您能给我一个您所做电路板修改的列表吗？

    本：

    如需了解更多详细信息、请找到所附的 PPT。基本而言、差异仅适用于 INA223、并保持其他内容不变。

    帕特里克：

    至于您的设置、您这次能否包括 INA223并将输入接地。

    本：

    这是否意味着将两个输入直接连接到 GND 作为 OPA 的传统噪声测量？ 对于存储器、您不会将输入连接到 GND 进行此测量、这次将输入接地到 GND 的目的是什么？

    帕特里克：

    如果您之前尚未设置输出模式、还可以在配置寄存器中设置分流电压测量？

    本：

    此外、我始终将测量配置为关断电压模式、感谢您的提醒！

    帕特里克：

    此时、在跟踪工程师和我们所采用的噪声测量测试设备时遇到了一些困难。  当我能够跟踪它们时、您将会知道它们

    本：

    是否可以跟踪它们？

    本：

    我计划进行电路板修订、也请找到相同的 ppt 供参考。

    欢迎提出任何建议和想法

    此致

    本

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    TI__Guru**** 2524460 points
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    您好 Ben、

    将两个输入接地的目的是消除来自共模电源的任何噪声。 在事后看来、该器件是单向器件、最好将输入接地、并将电池的分压器输出连接到 IN+。

    遗憾的是、我无法跟踪负责这些测量的工程师。 因此、我将构建自己的噪声滤波器板来收集自己的噪声测量值。 我收集了一些测量结果后、我将向您提供有关任何提示或建议的最新信息。 这可能需要几天时间。 很抱歉让你久等了。
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    TI__Guru**** 2524460 points
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    您好 Patrick

    感谢您继续关注此测量！

    该项对于精密测量至关重要！

    更多的时间消耗是合理的、但也是值得的。

    我还在研究任何可能的方法、以便更好地进行测量！

    为了确保我清楚地理解并避免任何误导、我可能会绘制一个简单的原理图来进行讨论！

    (1)电池激励

    (2)将两个输入连接到 GND

    它是否还需要？ (离 GND 太近)

    一旦修订版电路板可用、我将遵循您的建议。

    期待您自己的测量结果和另一份应用报告发布 SLAU522、有人可以轻松地通过 Google 搜索它、并为我这样的初学者提供满意的指南

    此致

    本

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    TI__Guru**** 2524460 points
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    您好 Ben、

    希望您屏蔽整个电路？ 将 OPAMP 电路置于屏蔽层中、并使用该屏蔽层的最佳 GND 连接进行实验。 正确屏蔽可以显著提高噪声性能！

    Kai
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    TI__Guru**** 2524460 points
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    您好 Kai

     

     

    感谢推荐！

    我制作了一个简短的 PTT 文件、以展示测量过程

    由于修订版电路板尚未准备就绪、我仍然使用上一个电路板

     

    e2e.ti.com/.../INA223-Set-up-for-noise-measurement.pptx

     

     

    您是否曾评估过心箱的屏蔽效果？

    我把手机放在盒子里、拨打3G/4G 电话、

    但铃声仍然可以感知。

    正如您提到的，正确屏蔽可以显著提高噪声性能，我不知道如何定义“正确”

     

     

    此致

    本

     


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    TI__Guru**** 2524460 points
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    您好 Ben、

    我要将外壳连接到 DUT 附近的信号接地。

    要屏蔽手机辐射、屏蔽层不得有最小的间隙或断裂！

    提高屏蔽效果的一种方法是按照洋葱壳原理使用多个屏蔽层。 因此、您可以将大型金属外壳和一个额外的屏蔽层靠近 DUT 本身。 内部屏蔽层应连接到尽可能靠近 DUT 的信号接地端。

    良好的噪声测量可能真的很棘手...

    Kai
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    TI__Guru**** 2524460 points
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    您好 Kai


    感谢推荐！

    在进行噪声测量之前、您是否会确保屏蔽有效？
    (我只需检查手机的连接、是否需要确认无线连接失败？ 您的呢？)

    此致
    本
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    TI__Guru**** 2524460 points
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    您好 Ben、

    屏蔽按预期工作的最佳指示是当噪声级别下降时。 :-)

    在噪声测量期间、我只会禁止在设置附近使用任何手机、ipad 等。 此外、关闭不用于测量的任何器件。 关闭所有荧光灯。 这些都很吵！ 同时拔出所有不相关的电源插头。 使所有电源变压器远离设置。

    Kai
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    TI__Guru**** 2524460 points
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    您好 Kai


    感谢推荐！
    噪声无处不在；除了实验室、我应该将所有设置移至另一个安静的房间(我们没有专用的房间、会议室可能合适)、并远离任何电子设备


    与数据表结果的相关性很困难
    我很好奇是否可以估计 INA223本身的贡献？

    因为输出显示了总体噪声分布？ INA223和其他

    RMS (总体)= RMS (INA223)和 RMS (其他)

    如果其他噪声分布得到实现、

    这可能是一个不错的选择


    此致
    本
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    贝洛

    很抱歉不能早点回来。  我尝试复制与您的设置类似的设置、我还获得了大于数据表图28中所示的测量值。  在调查这一点后、我认为该数字可能存在比例问题、因为该数字与收集的数据之间存在差异。  尽管如此、我们还是在数据表的电气特性部分中提供了0.1至10Hz 噪声规格、称为电压噪声密度。  根据此规格、我们可以计算预期测量的典型峰峰值噪声。  为了计算此值、我们采用规格中提供的数字并乘以带宽上限的平方根、我们还将其乘以6以从 RMS 转换为峰峰值。 这将得到(235nV/sqrt (Hz))*sqrt (10Hz)*6=4.46uV。  这实际上与我能够进行的一些测量有很好的关联。  

    对于我的设置、我在前面添加了一个额外的增益级、以确保在进入 SLAU522板的本底噪声时不会出现任何问题。  我这样做的原因是 SLAU522板专为高增益(1000V/V) DUT 而设计。  增加的增益级使用另一个增益为50V/V 的 OPA827。 通过将 INA223与添加的增益级和原始增益级串联、我获得了峰间电压为450mV 的输出。  如果我除以增益、我得到0.45/100/50/20= 4.5uV 峰值、以输入噪声为基准。

    在我的设置中、我使用了覆铜盒来帮助屏蔽外部噪声源。 我还使用了一个线性电源为 OPA827增益级供电、而开关模式电源将更多噪声耦合到电源中。  通过这种线性电源、我使用了最短的连接器引线、以降低它们可能拾取的噪声。  当我使用具有水溶性助焊剂的焊料时、我使用超声波清洁剂清洁了电路板、以减少助焊剂产生的影响、从而形成额外的寄生路径。  对于我的设置、我最终为 INA223和滤波器增益级使用了单独的 PCB。  INA223板是我们的标准 EVM、可通过连接到笔记本电脑的 SM-USB-DIG 进行供电和编程。  由于将 USB 转换为 I2C 的 SM-USB-DIG 可能会产生噪声、因此我将该部件悬停在铜包盒外。  在示波器上、我使用直流耦合的直接1x 探头、以确保示波器未滤除任何所需的低频成分。  下面可以观察到我的测量值、电路板和设置。

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    TI__Guru**** 2524460 points
    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。

    您好 Patrick

    感谢您为重现波形付出的大量努力！

    它非常详细、清晰地描述了您正在执行的操作及其原因

    我认为 INA223的电压噪声密度是一个拼写错误、在第一个视图中忽略了它、因为 INA223和 OPA827之间的表示不同、一个显示了密度、另一个显示了峰值

    我将最近收集的波形结果参考到输入端

    8.24mV/100/20 = 4.12uV

    根据您的计算、输入电压噪声通常为4.46uV

    它高度相关

    请帮您将噪声波形正式更新到数据表吗？

    此致

    本

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    TI__Guru**** 2524460 points
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    您好 Ben、

    由于我们已实施内部审批流程、我无法简单地将数据表中的图解换出。 要推动变革、需要进一步调查。 这项调查将从发现该数字与我能够找到的一些测量数据之间存在差异的原因开始。 由于这一数据是7年前收集的、因此很难找到错误来源。

    同时、我建议您使用我们的电气特性部分中提供的规格。 表中的噪声密度值得出的计算噪声为0.1Hz 至10Hz、这与我在实验室中能够测量的噪声是一致的。 如果您测量的噪声明显低于此值、则设置或计算中很可能会出现错误。

    由于我们提供了改进噪声测量的方法、现在我们已经了解了如何将我的测量值和测量值与数据表电气特性表相关联、我相信已经解决了您的初始问题、因此将关闭此主题。 然而、一旦我们在 INA223中改变这一图解方面有了任何发展、我一定会告诉您。