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[参考译文] OPA838:实现的 SNR 与仿真结果不同

Guru**** 2503345 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。

https://e2e.ti.com/support/amplifiers-group/amplifiers/f/amplifiers-forum/1378849/opa838-achieved-snr-is-different-than-the-simulation-results

器件型号:OPA838

工具与软件:

尊敬的工程师:

我设计了一个如下的互阻抗放大器:  

根据仿真、我应该可以解决这个问题 58 dB 对于 SNR @3MHz:

但我在实验结果中获得的结果如下:

- 电源电压                                 /- 1.5 V

- 功耗                       900uA (数据表=950uA)

输出信号:

噪音:

计算方式:

-〖信号〗_RMS= 3.8mV

-〖噪声〗μ V_RMS= 0.25mv

-SNR (MATLAB)= 23.4dB (我在 MATLAB 中使用 SNR ()函数计算 SNR)

-SNR (calculated)= 20log (〖Signal〗VRMS/〖Noise〗μ V_RMS)= 23.6dB (手动计算)

PCB 和原理图详细信息:

这样、实现的 SNR 就越高 23.4dB 但是我应该得到什么基于模拟是完全不同的 58 dB、 您能否告诉我为什么实验和仿真结果有这么大的差异?  

此致、

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    嗨、Benham、2件事、  

    确保您了解您在频率范围内的噪声增益形状、仿真与电路板、  

    每个人似乎都不太喜欢的一点是、仿真将为您带来放大器输出噪声、在大多数情况下、电源本身也会增加瞬时电流噪声。 必须手动添加才能获取

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    尊敬的 Michael:

    非常感谢您提供的良好见解。

    您能否告诉我如何使用示波器测量噪声增益? 然后我可以绘制它并将其与仿真进行比较。

    我还附上了当前设计的仿真文件:

    e2e.ti.com/.../7608.Transimpedance-test.TSC

    此致、

    Behnam、

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    您好、Benham、

    我能够确认输出信号为0.05V 时 SNR 为58.148dB @ 3MHz。  如果您的条件与我假设的不同、您根据电路设置计算出的值可能会有所不同。  我发现电路的噪声增益使用 NG=1+2*PI*RF*Cin*Freq,这是19.85你的电路。  然后、我使用3MHz 的频率范围来计算放大器噪声、噪声密度为1.8nV/sqrt (Hz) a 1kHz。  SNR 的计算公式为20 x log (Vout /(NG * Vnoise)= 58.148dB。

    我不确定您的实验数据和计算会出现什么情况。  您如何获得信号均方根电压的3.8mV 值?  您是否确定 TINA 仿真器正在使用这里的 RMS 电压、或者我们是否将苹果与橙子进行比较?

    此致!

    ALEC

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    您好、Benham、

    对于2 -3MHz 的工作频率、我们正在研究噪声的总带宽在2 -3MHz 范围之间的1MHz 之上。  这会改变计算、并导致第一步是取 sqrt (3MHz - 2MHz)= 1000、乘以噪声密度、以得出 Vnoise = 1.8uV。  NG 和最终计算是相同的过程、结果 SNR = 62.92dB。

    此致!

    ALEC

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    出于某种原因、我没有看到您对文件的回复、这里、但我得到了、这里是输出点噪声扫描、是的、第一个峰值是噪声增益峰值、它本就很稳定、但第二个峰值表明不稳定-可能是与33pF 反馈 C 相互作用的 Zol、  

    如果我在环路中添加一个20欧姆、这似乎很有帮助-这可能是一个35Mhz 左右的实际振荡、折返到您的 SNR、  

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    您好 Alec、

    感谢您的讲解。 您能否告诉我、您是如何考虑输出信号0.05V 的?

    如果我的传感器输入电容实际不同于1nF (例如700pF)、那么我们可以证明仿真和测量之间的差异吗? (换能器的确切谐振频率也是2.25 MHz)。 在仿真中、如果我将1nF 更改为700pF、结果如下:

    C=1nF

    C=700pF

    那么输出噪声中会有一个更大的峰值、但它看起来会变成更高的 SNR?!

    谢谢  

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    尊敬的 Michael、谢谢您提出了富有洞察力的想法、我会尝试一下、看看 SNR 是否会提高。 根据仿真、如果我们添加此电阻器、SNR 值将为:  

    不使用内部 R:SNR=58.1dB  

    使用内部 R 时:SNR=58.08dB

    这似乎没有那么大的区别,但你的意思是它将有和影响的真实设置?

    此外、我对换能器电容有疑问、最近我对其进行了测量、结果似乎约为700pF、您认为这可能是低 SNR 的原因吗? 与我的仿真进行对比? 我使用700pF 进行了仿真、存在高峰值噪声:

    这是否是问题的根本原因?

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    尊敬的 Behnam:

    我选择0.05V 作为基准来调查电路。  我需要一个输出电压来继续进行计算、从您的信号脉冲看、它的峰-峰值幅度似乎为50mV。

    您选择的 Cin 电容器将对系统的噪声增益产生影响。  虽然 RF 单独设置跨阻增益、但噪声增益同时由 Cin 和 RF 项设置。

    此致!

    ALEC