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[参考译文] INA849：输出噪声过大

admin
Guru**** 1818760 points
Other Parts Discussed in Thread: INA163, INA166, OPA1662, INA849, INA851
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/1256054/ina849-excessive-output-noise

器件型号：INA849
主题中讨论的其他器件：OPA1662、 INA851、INA163 、INA166

您好！

我的 INA849放大器电路有问题。 该输入旨在连接到未经放大的5 Ω 动态麦克风、其输出为250uVrms。 为了测量放大器的性能、我将使用一个具有40欧姆平衡输出的 Audio Precision 发生器。 整个电路的额定输出为1.0Vrms、在无信号的情况下测量的噪声为800uV (-62dB)。 噪声贡献是 OPA1662之前和之后的噪声贡献。 当 INA849断电时、1Vrms 本底噪声为-115dB。 是否有任何突出之处可能对噪声产生影响？ 我有一个本底噪声的 FFT 快照、该快照相对平坦、没有任何主要的频率杂散、但偶尔整个本底噪声上升然后重新稳定。  我正在考虑改用一款完全不同的放大器、可能是一款精密运算放大器、如果能够提供任何帮助、我将不胜感激。 我 愿意听取任何建议。 谢谢、Steve K.

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    TI__Guru**** 1818760 points
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    Steve、您好！

    INA849器件在增益=2000V/V 时设置、然后是 G =-4级。  正如预期的那样、由于高增益配置、INA849的噪声将占主导地位。  INA849提供1nV/sqrt (Hz)的超低输入基准噪声。  下面是以 uVRMS 为单位的仿真积分总输出噪声、以及以 nV/sqrt (Hz)为单位的电路频谱噪声密度。

    在上面的测试设置中、是否可以断开麦克风并短接 INA849输入以独立确定 INA849+OPA1662电路的噪声？    使用示波器测量电路输出时、噪声是多少、以 mVpp 为单位？  

    麦克风是否紧邻 INA849输入？   如果应用在麦克风和仪表放大器之间使用长电缆、则使用双导体屏蔽电缆可能有助于减少噪声拾取。  

    谢谢、此致、

    路易斯

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    TI__Guru**** 1818760 points
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    您好、Luis：

    麦克风(在本例中为音频信号发生器)断开并且 INA849输入引脚短接在一起时、会产生在 OPA1662输出端测得的17mVpp 噪声。 这是在未应用任何频带限制滤波器的情况下在示波器上测得的。 放大器断电后、同一输出处测得的噪声为2.7mVpp。  

    音频信号发生器位于被测电路附近、使用小于1英尺的屏蔽双绞线电缆进行连接。

    这种噪声问题是否与输入引脚所需的偏置电压有关？ R14和 R15为100k Ω 转半电源(+6Vdc)。 该半电源或电阻值是否会导致该问题？

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    TI__Guru**** 1818760 points
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    Steve、您好！

    仿真可在 INA849+OPA1662电路的输出端产生~1.97mVrms 的总噪声、该值约为 to13mVpp、从而考虑了固有放大器电路噪声的影响。 这对应于仪表放大器电路输入端的大约~0.246uVrms 或~1.63uVpp 的极低输入参考噪声、因为电路具有极高的增益。

    您刚才提到过、示波器工作台设置是在输入短路为~17mVpp 时测量的。  在考虑由 示波器本底噪声引起的任何噪声时、该噪声测量可能是有原因的。  通常、执行此类噪声测量时、首选方法是使用 BW 限制为20MHz 的 BNC 连接、 如果使用示波器探头、建议尽可能缩短 GND 引线连接。  请参阅随附的一个 pdf 文件、其中包含一段摘录的演示文稿、该文件讨论了使用随附幻灯片上的示波器估算放大器噪声的设置。

    e2e.ti.com/.../Noise_5F00_Meas_5F00_oscilloscope.pdf

    以下是一些评论/问题：

     电路板中是否已组装 C14/C16/C15？  是否可以安装10个差分电容器和1个共模电容器以减少连接麦克风时注入器件的噪声。 如果您愿意、我们可以审查 PCB 布局。

     您刚才提到、为了测量放大器的性能、"使用具有40欧姆平衡输出的音频精密度"。   这是不是与 使用麦克风执行 FFT 分析时测得的噪声不同的设置？ 您能描述一下第一篇文章的测试设置吗？

    由于这是一个5欧姆的动态麦克风、并且输入端的电阻器 R12具有4.99Ω 的低电阻、因此我倾向于认为 R14和 R15 并联电阻产生的噪声可以忽略不计。  

    谢谢。此致、

    路易斯   

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    TI__Guru**** 1818760 points
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    您好、Luis：

    不过、我为 C15安装了100 pF、为 C14和 C16安装了10pF、这并没有改变测量的噪声。

    第一篇文章的测试设置涉及使用音频精密信号发生器而不是麦克风。 它是一个平衡输出、选择了40欧姆输出阻抗。 输出也会馈入音频精密分析仪输入。 所有的线缆都少于一个英尺长、屏蔽双绞线、在发生器/分析器侧有 XLR' SON、并焊接到测试电路侧的 PCB 组件上。

    请注意、所有示波器测量在使用卡口接地探针完成的情况下(可能发生短接连接)。

    我也一直在评估 INA851评估板以比较结果。 一个常见的现象是、在低增益条件下、无信号的噪声非常好、例如、10的增益产生-100 dBR 噪声(相对于额定输出信号)、而1000的增益产生-65 dBr。 我认为在我的应用中、我无法承受超过100的噪声、否则 INA851产生的噪声过高。 我可能需要级联多个 INAxxx 放大器来实现总体增益。

    在您看来、IN849或 INA851是适合我的应用的更好解决方案？ 简而言之、我需要一个增益约为1000的极低噪声放大器、以及低 THD 和尽可能高的 CMRR。 您能提供其他可能的选项/解决方案吗？

    谢谢、此致、

    S·K·

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    TI__Guru**** 1818760 points
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    Steve、您好！

    由于仪表放大器在该应用中配置了2000V/V 的高增益、因此仪表放大器输入级的噪声将决定电路的噪声性能并占主导地位。 INA849和 INA851器件的噪声性能类似；这些器件的内部输入级使用类似的电路拓扑。  根据 INA851数据表的图7-25、INA851在 G=1000时的输入参考噪声约为3nV/sqrt (Hz)@ 1kHz、而 INA849约为1nV/sqrt (Hz)@1kHz。   如果您的输出是全差分的、那么 INA851性能最佳。   

    INA851和 INA849使用非常相似的输入级设计、不同之处在于 INA851具有 FDA 全差分输出级、而 INA849具有单端差分放大器级。  INA849提供稍好的噪声性能和单端输出、而 INA851提供全差分输出。  INA851可提供某种级别的输入过压保护、并提供输出电压钳位、可帮助简化电路设计。

    通常用于在音频应用中提供极低噪声和在高增益下提供极低失真的仪表放大器是 INA163 。  INA163具有1nV/sqrt (Hz)@1kHz 的超低噪声。 并且在较高的增益下失真较低。 INA162+N 在 G=1000V/V 时为低至0.02% THD。  G=1000V/V 时的 INA163带宽约为~100kHz。  INA849和 INA851可提供更高的带宽。

    为 INA166 还可提供低噪声和低失真、在 G=2000时为1.3nV/sqrt (Hz)、具有450kHz 的高 BW。  在 G=2000V/V 时、THD + N 被指定为0.09%。

    INA166

    低噪声、低失真、G=2000仪表放大器

    https://www.ti.com/lit/ds/symlink/ina166.pdf

    谢谢。此致、

    路易斯

         

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    Steve、您好！

    一个可能的示例是、使用 低通 R-C-R 噪声滤波器通过10nF 差分电容器和1nF 共模电容器来降低高频噪声。  将滤波电阻器保持在~34.8欧姆左右或者更低、将把滤波电阻器的噪声影响限制在0.758pV/sqrt (Hz)以下。  整个电路有~38.2kHz BW。  下面的输入低通滤波器示例的转角频率约为~216kHz  

    当使用信号发生器测试信号生成 INA849输入信号时、由于整个 INA849+OPA166x 电路具有~78dB 的极高增益(约为8000V/V)、所需的测试输入信号振幅需要小于0.6mVpeak 左右。   INA 电路的仿真输入参考噪声大约为~0.246uVrms。    在输入测试信号上保持极低噪声的同时、如何生成小振幅测试信号？ 某些高性能音频信号发生器的本底噪声可能约为<1uVRMS。  是用于此测试的衰减器吗？

    感谢您发送编修。

    路易斯