[参考译文] OPA1632：差分放大器的噪声计算

您好 Rust、

Q1)这将取决于系统的带宽。 您希望使用示波器的完整动态范围。 因此、信号应在示波器屏幕上突出显示、这将有助于最大限度地降低示波器噪声。  

Q2)如果您要测量示波器+接口电缆的噪声、则可以 将系统配置为与实际放大器规格一致的设置 、例如灵敏度(伏/分频)和时基(时基/分频)。 然后、通过将探针输入短接至接地或在差分探针上将输入短接在一起来测量噪声。 或者对于示波器的本底噪声、使用公型 BNC 短接电容。 这是从 Vpp 到密度以实现99%精度的正确公式。  

Q3) 在此情况下、您将以差分方式测量输出噪声。 THS4551数据表 通过示例详细介绍了噪声分析、我们还提供了全差分 放大器噪声分析的应用手册 、其中更详细 地介绍了 Link1和 Link2。 此外、我们还有一个有关 FDA (全差分放大器) 的 TI 高精度实验室系列、该系列还涉及噪声分析。   对于输出放大器噪声、您无需考虑 Vocm 噪声。

Q4)对于 Agilent E 系列、使用4极同步。 我在他们的数据表/产品规格中找到了这一点。  

谢谢！
Sima

您好、Sima、感谢您的回复。  

对于 Q2、很高兴确认"当从 Vpp 到密度以实现99%的精度时、公式是正确的"、更具体地说、

 在测量电路的本底噪声时，我们使用 (Vpp_Noise_Measured/6.6)/SquareRoot (电路的带宽)。

在测量示波器本底噪声时，我们应该得到 (Vpp_Noise_measored /6.6)/SquareRoot (20MHz)。

但是、当我们观察示波器本底噪声(如下面的黄色圆圈所示)、TI 视频建议的测试设置、并使用示波器的测量功能时、我们得到的 Vpp=1.4mV 和 RMS-fullscreen =491uV 似乎与6.6x 关系不匹配。 我认为这是由这种情况下的直流失调电压≠0引起的。  你怎么看？  

对于 Q1，实际上我想知道如何“调整合适的示波器时间刻度以匹配电路的带宽”。 让我们使用视频第9页的图、例如（、如下所示）：eq。 BW 为1.57*158KHz =248KHZ，为什么 使用200us/div 作为时间刻度(标记为红色圆圈)？

示波 器的带宽只能限制在20MHz、这仍然比电路带宽要低得多。因此、如果我们使用较大的时间刻度(例如2ms)、我们可能会在屏幕上看到较大的 Vpp。 如下面的真实测试图片所示、示波器输入用 BNC 电容接地、带宽限制为20MHz。 当200us/div (左图)时、Vpp=1.4mv、而当2ms/div Vpp=1.8mV (中间图)时。 当处于平均模式=2时、Vpp=490uV (右侧图片)。

对于 Q3，、我正在阅读您提供的链接、并发现一些令人困惑的内容。 在 THS4551数据表方程(10)中、如下图所示、黄色矩形的左图所示、 中的电流噪声乘 以射频、而不 是如 TIPL 视频8.3幻灯片第6页所示的 REQ= RF|Rg。 我想问为什么？

您好 Rust、

  您是否使用 BNC 短接电容测量示波器的本底噪声？ 示波器本底噪声是否为图中所示的1.4mV (包括除法* mV/除法)？ 示波器截图中的491uV 是否是示波器内用于计算噪声 RMS 的函数？ 如果是、这意味着1.4mV/6 (最常用的是6个标准差)将等于233uV 左右。 如果函数使用的标准差为3、则该值将高达467uV。 不太确定 该示波器将 Vpp 转换为 RMS 的方法。 不过、无论采用哪种方法、都应使用示波器中的 RMS 值、而不是 Vpp。  

  使用 OPA627示例的系统带宽为158kHz、有效噪声带宽与您的计算结果相同、正确无误。 在本示例中、它们使用200us/div、5kHz 信号可放入一个除法中。  或者1ms/分频1kHz 信号的周期应适合一个分频。 时间刻度越高、您在较低频率下捕获的噪声越多(收集频率低至100sHz 时、噪声增加至10ms) 更重要的是、在垂直灵敏度(m/div)的意义上"填充屏幕"、并在本例中将示波器的 BW 限制设置为最低设置、正如您所说的20MHz。 有关使用示波器进行噪声分析的更多信息、下面是 Keysight 的一篇很好的文章、该文章深入介绍了。 这里还有 一个链接 、其中包含更多有关噪声分析的示例(扩展了我们的 TIPL 系列有关噪声的内容)、您可能会发现这些示例很有用、例如幻灯片61和更高版本。

  这是正确的、更多的平均值确实会降低本底噪声。 我强烈建议改用频谱分析仪、以便更准确地用于噪声分析。

  这是一个好问题。 我不太确定为什么在这张幻灯片中这样定义它。 但是、这种用于单端放大器噪声分析的配套资料将电流噪声乘以反馈电阻、而不是等效电阻： 链路。 相反、我会关注这份更深入的应用手册。  

谢谢、

Sima

您好、Sima、  

是 的、使用 BNC 短接电容。 以及1.4mV 和491uV 是来自示波器"测量"功能的 Vpp 和 RMS 值。  

 我认为我们应该像 TIPL 视频所说的那样使用 Vpp、因为示波器中的 Vpp 测量很简单、而示波器用于计算 RMS 的方法不确定(6或3标准偏差)。 此外、示波器计算出的 RMS 值可能会受到直流偏移的影响。 或者、应使用真 RMS 表来测量精确的 RMS 电压(我们没有)。

我们的频谱分析仪 是一款旧 的 E4411B，具有55nV/sqrt (Hz)的本底噪声，它比我们的电路噪声规格大(大约3-5nV/sqrt (Hz) )。 一些文章 提到 、在我的电路和频谱分析仪之间插入一个低噪声后置放大器。  我仍在尝试找到一些合适的方法来测量 FDA (OPA1632)电路使用该有限设备输出本底噪声。

我看了 Art Kay 的幻灯片 p99-100 (如下图所示)、找到了一些东西。 他对 Vo_noise 使用 RF*IN，对 Vin_noise 使用 IN*REQ。 但我仍在想为什么第99页中 R1上的电压为0V (标记为黄色圆圈)。 我认为电流应该同时流入 R1和 RF.... emmm

非常感谢！

嘿、Rust、我稍微扫描过这个-我可能要做的一个评论是、FDA 输出噪声将包括一个 CM 项、以至于反馈分压器比率不平衡。 通常情况下并不重要、但是、如果您只是在 THS4551等器件上浮动 CM 引脚(我确实写了该数据表、所以噪声物质-等等- 这是我的) 您将获得非常高的 CM 噪声-如果分压器分压比不匹配、该噪声可能会进入输出端的差分噪声。  

您好 Rust、

  这一点很好、VRMS 会因不同类型的测量设备而异。  遗憾的是、如果频谱分析仪的本底噪声高于器件、则无法测量器件的实际噪声。

  对于带示波器的 FDA、您可以按照 Art Kay 幻灯片81所示的相同步骤操作、但请注意、如您所述、在 FDA 和示波器之间使用50欧姆阻抗与输出匹配、以及使用低噪声后置放大器(我建议使用 LMH6629)。 对于噪声测量、请勿使用50欧姆端接 FDA 的输入、而是端接至接地端。  以下是 FDA 50欧姆阻抗匹配输入/输出的示例：  

  幻灯片99是正确的、不太确定为什么这会在幻灯片100中发生变化。 很好的收获；我实际上需要自己来研究这个问题。  

谢谢！
Sima