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[参考译文] AMC1311:隔离放大器输出、低频范围内的噪声

Guru**** 1123190 points
Other Parts Discussed in Thread: AMC3330, INA2143, AMC1311, AMC1350
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/1331953/amc1311-output-of-isolation-amplifier-noise-in-low-frequency-range

器件型号:AMC1311
主题中讨论的其他器件:INA2143AMC1350、AMC3330

尊敬的先生和女士:

我目前正在设计一个隔离式放大器电路、它能够测量高达1500V 的高压信号、具有至少20kHz 的带宽。  高压按1001:1的因子进行分压(分压器具有1MEG 和1kOhm)、生成的信号将馈送到 AMC1311B 的输入端。 AMC1311B 的差分输出信号馈送到 INA2143放大器的一半、以获得放大10倍的单侧输出信号、我最终使用屏蔽式 BNC 电缆连接到示波器输入。 构建原型板后、我已经测量了整个电路的噪声性能。 我在输出信号中发现了高频宽带噪声、从大约50 kHz 开始、宽峰值约为300 kHz、高尖峰峰值约为623 kHz、请查看随附的图片。 由于 INA2143带宽限制、信号输出的带宽限制为150kHz。

蓝色信号是 INA2143的输出、红色信号是 AMC1311的+5V VDD2电源、在100nF 阻断陶瓷电容器上进行测量、两个信号都是交流耦合的。 VDD1由3节碱性电池(4、6V)供电、因为我当时 认为 VDD1电源会产生额外的噪声(我已断开 VDD1直流/直流转换器的连接并将其完全断电)。 遗憾的是、AMC1311数据表未在图1 MHz 之前显示整个噪声图。 7-23. 为了支持电路设计人员、数据表 应该 经过改进、以便显示整个噪声图。

为了消除100kHz 以上的高频噪声、我将使用一个低通 RC 滤波器、滤波频率从20kHz 开始。

更改示波器分辨率后、在 INA2143输出信号中发现一些奇怪的尖峰。 下一个 FFT 频谱 在 2、64kHz 和3、41kHz 处出现两个峰值、这两个峰值出现在较低频率下、并限制了 AMC1311B 噪声性能。 峰值也可以在之前的 FFT 频谱中看到。

输入信号与上述 FFT-spectra 中所述相同。

  AMC1311B 输出信号的峰值典型值是否为2、64kHz 和3、41kHz?

在图 7-23的曲线、由于频率轴的对数缩放比例以及平均/信号累积时间不足、很难识别这两个峰值。

ISO224B、AMC1350和 AMC3330隔离放大器是否也提供相同的噪声特性?

如果峰值是典型值、如何降低它们?

提前感谢您、

Evgeniy Zubkov 博士

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    大家好、Evgeniy Zubkov 博士、

    感谢您对您取得的成绩进行描述。 您会在输出中看到 AMC1311上有一个斩波器。 我们建议添加一个低通滤波器来缓解这种情况。  

    此致、

    评估

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    您好、Eva、

    如前所述、整个信号路径的设计带宽必须 至少为 20kHz。 如果我使用具有20kHz 截止频率的低通滤波器、它是否也会消除2、64kHz 3、41kHz 处的信号伪影?

    此致、

    埃夫根尼  

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    尊敬的 Evgeniy:

    不可以、如果您仍然看到这些低于截止频率的信号、那么低通滤波器不会消除这些信号。 我把这个问题转移给可以使用 INA2143的人员。

    此致、

    评估

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    尊敬的 Zubkov 博士:

    我不认为这些尖峰来自 INA2143有任何原因、它是一个没有任何开关或时钟生成的线性放大器。  唯一的问题可能是稳定性;您能否将所用的电路布置好、以便我们检查稳定性?  我们期望的主要特性是任何显著的输出电容。

    此外、如果您可以通过从电路中移除 AMC1311来检查 INA2143的频谱、这将帮助我们确定关注点。

    此致、
    迈克

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    您好  Evgeniy Zubkov 博士,  

    您是否有可以分享以便分析的原理图? 您是否单独测试了电路的 INA2143一半以观察是否仍然存在信号伪影?  

    此致、  

    克里斯·费瑟斯通

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    大家好!

    在下面您可找到所用的电路、

    我已经尝试在 AMC1311和 INA2143之间插入具有20kHz 带宽(2 x 40、2 Ω 和100nF)的 RC 滤波器。 您可以在下面看到的 FFT 频谱。  

    623 kHz 的峰值现在要低得多。 低频伪影仍然存在。

    然后、我尝试 放置另一个同样具有20kHz 截止频率的 RC 滤波器(现在是二阶滤波器)。

    您可以在下面看到的 FFT 频谱。

    低频伪影仍然存在。 奇怪的是、623 kHz 的峰值没有像我所预期的那样下降这么多。 可能是一些 EMI 方面的东西...

    您可以在下面找到具有伪影的较低频率 FFT 频谱。

    峰值为(从左到右) 616Hz、1.24kHz、1.86kHz、2.48kHz、3.1kHz、 3.45kHz、4.96kHz。 现在这些峰值高于623 kHz 斩波峰值。

    INA2143的输出连接到长1m 的 BNC 电缆。 我已检查 BNC 电缆规格、其带宽为101 pF。 我还与14 pF MΩ±1 pF 并联检查了示波器1±1%的输入规格。 可能是 INA2143的总容量为115 pF 存在问题。

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    您好  Evgeniy Zubkov 博士,

    我将查看原理图和提供的信息、并在周五营业结束前回复。  

    此致、  

    克里斯·费瑟斯通

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    Michael、您好!

    我已经 从 PCB 中移除 AMC1311、测量了 INA2143UA 输出信号的 FFT 频谱。 您可以在下面看到的结果。

    此致、

    埃夫根尼

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    尊敬的 Evgeniy:

    好的、谢谢。  我将再次与 AMC 团队联系、以获得有关这方面的支持。

    此致、
    迈克

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    尊敬的 Evgeniy:

    感谢您获得这些 FFT。 这些可能是来自 AMC1311斩波频率的低频谐波。 您可以尝试添加一个与1kOhm 感应电阻器并联的电容器。 电容器应该大约为12pF。 请告诉我、这是否有帮助!

    此致、

    评估

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    您好、Eva、

    我添加了一个与1kOhm 感应电阻器并联的12 pF 电容器。  在下图中、您可以找到电流设置的输出噪声的 FFT 频谱。 我注意到、就在眼图中、低频峰值已移至较低的频率范围。 仅在示波器迹线上测量的 INA2143输出噪声水平(峰峰值)降低了约10%、现在为7、2mV。

    电流电路的带宽约为8kHz、且绝对过低。  我将在 AMC1311的输出端保留二阶20 kHz RC 滤波器解决方案、它确实有很大帮助。 感谢您的支持和有用的讨论。