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[参考译文] OPA657:当使用电阻分压器作为电压基准时、PSRR 下降

Guru**** 1079370 points
Other Parts Discussed in Thread: OPA657
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/1199001/opa657-psrr-decreasing-when-use-resisotr-divider-as-voltage-reference

器件型号:OPA657
主题中讨论的其他器件:LM4120

您好!

我正在 等待该主题中所讨论设计的 PCBA:

https://e2e.ti.com/support/amplifiers-group/amplifiers/f/amplifiers-forum/1183562/ths4541-opa657-ths4541-circuit-review-and-opamp-for-negative-rail

我突然注意到 TIA 和 FDA 器件的偏置基准:

          

与运算放大器的高 PSRR 相比、由分压器组成的滤波器的 PSRR 性能似乎非常有限。

使用 LM4120等低噪声基准电压源或您会建议用于获得最佳 SNR 性能的其他芯片是不是更好的主意?

谢谢!

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    您好、Follin

    注意、基准电压会产生大量的噪声、并可能完全破坏 TIA 的噪声性能。 LM4120显示了0.1Hz...10Hz 频带内的20µVpp μ V 噪声。 另一方面、1k 电阻器在同一频带中只显示85nVpp 的噪声。

    一个两级低通滤波器有助于和/或一个大大增加的滤波时间常数。 如果 TIA OPAMP 的输入偏置电流过高、则可以添加低噪声、低输入偏置电流缓冲器、最好使用额外的低通滤波器。

    如果确切的偏置电压没有任何作用、例如由于 ADC 也要考虑偏置电压、则可以在 NPN 晶体管上使用简单的电容倍增器、如本主题中所述:

    https://e2e.ti.com/support/amplifiers-group/amplifiers/f/amplifiers-forum/1173311/gras-47ac-preamp-circuit

    (为了进行分压、您可能需要添加一个与 C1并联的电阻器或 Z 二极管。)

    已知电容倍增器具有超低噪声:

    https://www.tnt-audio.com/clinica/regulators_noise3_e.html

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    尊敬的 Kai:

    电容乘法器确实是个好主意。 我将在我的板上尝试它。

    我有 几个问题:

    1) 1)您提到的"确切偏置电压"是否与电流阻断二极管和 NPN 的压降有关、因为 T1的 VBE 不是精确的恒定电压? 我认为二极管可能已移除。

    2)你说100uF 电容器应该是你张贴的线程中的 Al-cap。 但我的空间有限、因此我可以使用钽电容器或仅使用陶瓷(1210)电容器。 它会对结果产生很大影响吗?  ( 此处电压低于5V)

    3) 3) 目前我在一个板上有8个基准电压。  如果我希望能够单独调整这些值、那么在乘法器之后是否可以使用几个电压偏差器? 例如:

    4) 我也做了一个负面的,有没有其他东西我需要照顾?

    非常感谢。

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    您好、Follin:

    对于第二个问题:您应该可以使用 Al 电解电容器的替代电容器类型;您应该了解不同电容器类型的各种规格和方面。  Kai 可能有充分的理由推荐一种特定的电容器类型;我的想法是、由于成本原因、电解电容器对更高的电容更有意义。  如果您使用具有所需电容和额定值的1206陶瓷、那也许没问题。 如果您对电容器类型及其差异没有很好的了解、请自行研究这一点。   

    另请参阅以下其他资源:

    用于负电源轨的带有"负"电容乘法器的项目: https://sound-au.com/project15.htm

    Audio Xpress 关于电容乘法器的文章: https://audioxpress.com/article/the-capacitance-multiplier

    这些文章可能会帮助回答您的第3个和第4个问题。   

    我会让凯尝试你的第一个问题,因为它是有关他的回应。

    此致!

    ALEC

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    尊敬的 Alec 和您好、Follin:

    我推荐铝电解电容器主要与 C2和 C3有关的原因是、能够并联安装一个100...470nF 的陶瓷电容器、而不会受到本主题中所讨论的抗谐振影响:

    https://e2e.ti.com/support/amplifiers-group/amplifiers/f/amplifiers-forum/1194027/lmh6629-high-speed-transimpedance-amplifier-for-single-photon-detection/4519200#4519200

    此外、得到一个100µF μ F/25V 电容器而不是铝电解电容器既困难又昂贵:钽电容器非常昂贵、在18V 偏置电压下、高陶瓷电容器将会遭受大量的电容损失、此处对此进行了讨论。  

    https://community.infineon.com/t5/Knowledge-Base-Articles/DC-Bias-Characteristic-of-Multilayer-Ceramic-Capacitor-MLCC-KBA223633/ta-p/250035

    当然、跟随者、您可以使用任何需要的电容器。 但是、为了获得一个较大的低通滤波时间常数、将需要一个大电容。 这与电容倍增器需要最小基极发射极电流才能保持"稳压"状态这一事实有关、并且 R1可能不会增加太多。

    这一切都取决于您希望实现的低通滤波时间常数。 如果一个 T Ü V 10µF 正在为您工作、好的。 但使用陶瓷高电容时要小心、因为在更高的偏置电压下、它们经常会遭受巨大的电容损耗(见上文)并显示出非常微弱的微音效应、 这意味着印刷电路板的机械振动可以转化为交流电压、如中所述:

    https://e2e.ti.com/blogs_/archives/b/precisionhub/posts/stress-induced-outbursts-microphonics-in-ceramic-capacitors-part-1

    还有另一个问题:上面显示的电路包含二极管钳位 D1和 D2 、这有助于在电源电压下降时保护 OPAMP 的输入。 因为 C1可能会存储大量不必要的电荷。 这也可能是您的电路中的问题。 您可能希望 C1在断电时快速放电。 对于这种情况、您必须使用电容倍增器略微修改电路。

    待续...

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    尊敬的 Kai:

    谢谢! 学习新事物。 我没有注意到微音器效应。 稍后我将进行一些测试。

    为了保护 OPAMP 的输入、我稍微修改了电路、到目前为止、我得到了下面的最后一个。

    似乎 现在正在使用更多的元件...但我仍然需要运算放大器、以避免 对 FDA 周围的电阻器进行分压。

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    尊敬的 Alec:

    是的、我将尝试使用不同的电容器类型。 感谢您的额外资源! 我对电路做了一些修改。

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    您好、Follin

    我应该解释一下我之前的电容乘法器设计方式的原因:

    原始电路是一个麦克风放大器、麦克风放大器的第一级和麦克风本身通常由电池供电。 在现场断开或连接电池或者用新电池更换旧电池时、很容易发生短路、甚至极性反转。 这就是我添加 D4的原因。 由于电源电压为18V 时相当高、因此 D4上的附加压降不会造成损坏。

    但是 D4电容倍增器的输入现在与电池的低源阻抗隔离开来。 我添加了 C8、因为这可能会导致稳定性问题。 为了保护电池免受 C8高浪涌电流的影响、我添加了 R12。

    我想您的电路中不需要 D4。 因此、您也不需要 R12和 C8。 由于 R12和 C8的低通滤波时间常数比 R1和 C1小得多、因此也不需要由 R12和 C8形成的低通滤波器。 请记住、引入 R12和 C8并不是为了实现低通滤波、而是为了稳定 T1并限制浪涌电流。

    因此、您可以省略 D4、R12和大型铝电解电容 C8。 C8的简单100...470nF 电容应该起作用。

    省略 D4也有助于减少电容倍增器输出端的电压波动。 只有 T1的基极发射极电压会导致电压变化、而 D4不再是。 电压波动通常是由负载变化引起的(在您的电路中不是这种情况?) 和温度变化等。 预期的电压波动约为-2mV/°C

    待续...

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    您好、Follin

    我可能会这样做:

    e2e.ti.com/.../follin_5F00_cap_5F00_multi.TSC

    当电源电压下降时、D1有助于使 C1快速放电。 D1分流围绕 T1的基极集电极结的主电流。 必须使用去耦电容 C8。 将其安装在靠近 T1的位置。 C6也是必需的、并且也应安装在靠近 T1的位置。 C6将 HF 噪声分流至接地端、该噪声跨集电极-发射极隔离栅(集电极-发射极-结电容)。

    C1可以是铝电解电容器或钽电容器。 由于您的应用包含大量的 HF、我将安装一个与 C1并联的100nF 陶瓷电容器(X7R)(未在原理图中显示)。

    我已经在 T1输出端的每个分压器上添加了一个10nF 去耦电容器。 为了不降低 OPA657的稳定性、将此电容安装在 OPA657的+input 附近。

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    尊敬的 Kai:

    非常感谢您的详细解释,它真的很有帮助!