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[参考译文] DAC8830:关于异常噪声问题的协商

Guru**** 2380660 points
Other Parts Discussed in Thread: DAC8830, OPA388
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/data-converters-group/data-converters/f/data-converters-forum/1401094/dac8830-consultation-on-abnormal-noise-issues

器件型号:DAC8830
Thread 中讨论的其他器件: OPA388

工具与软件:

我选择了 DAC8830来实现200Hz 至48kHz 范围内的模拟信号输出。 采样率为153.6kHz。 该电路是根据官方网站文档 TIDA01402中提供的电路图设计的。 实际电路如下图所示。

测试电路时、我使用 FPGA 平台上的 IP 内核生成频率为1kHz、振幅为1Vrms 的正弦数字序列。 然后、该信号被发送 到 DAC8830。 我在测试点 TP107测量模拟信号(后级电路断开)。 测得的输出信号频谱如下图所示。 本底噪声基本上低于-100dBV。 信号质量是可以接受的。

但是、由于信号带宽达到48kHz、因此必须调整电路中 C1093的电容值。 在 TIDA01402文档的电路中、选择了12nF 的电容值。 根据 DAC8830数据表中给出的6.25 kΩ 输出阻抗、截止频率应约为2.1kHz、这无法满足使用要求。 将 C1093的电容值更改为340 pF 会导致一个大约75kHz 的截止频率。 更改电容值后、 频率为1kHz 且振幅为1Vrms 的正弦数字序列仍用作测试信号。 在 TP107测量的信号频谱如下所示。 随着频率的增加、本底噪声也会上升。 奈奎斯特频率内的最高本底噪声达到80dBV。 这与数据表中描述的10nV/√Hz 噪声技术规格有很大不同。

我曾经怀疑信号噪声可能与基准电压或电源的噪声有关。 所以、我尝试了在 DAC8830的 VREF 引脚上增加滤波处理。 不过、我发现即使降低了该引脚上的噪声、输出信号的噪声也没有改善、如下图所示。 在 VDD 引脚上执行了类似的测试、结果是相似的。

              图:添加滤波功能之前 VREF 引脚的噪声水平

              图:添加滤波功能后 VREF 引脚的噪声水平

       图:VREF 管脚上的噪声优化对信号噪声没有影响

这个本底噪声水平肯定不是 DAC8830应该达到的水平。 因此、我想发表一项质询、就噪音水平下降的原因、征询意见。

此外、如果有相关的文字、我非常感谢大家的推荐。

谢谢!

Howie

  • 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。

    您好、Howie。  

    发现即使降低了此引脚上的噪声、即使输出信号的噪声并没有改善、如下图所示。 在 VDD 引脚上执行了类似的测试、结果相似。

    您可能使用开关电源产生5.5Vdc。 请告诉我您的电源的开关频率是多少。  

    在 OPA388上、频率极点约为21kHz。 我会将极点移至5kHz 范围或不大于10kHz。 请使用低 ESR 电容器。 2个低 ESR 10uF 电容器与铁氧体芯片并联后、极点应置于10kHz。  

    e2e.ti.com/.../BLM15HD102SN1-600ohm-100MHz -铁氧体-芯片-08162024.TSC

    在下图 DAC 中、从 OPA388电源轨复制 LC 滤波器。 在这个示例中、会在截止频率附近产生 Q、应该避免这种情况。   

    在电压基准中、我会将低频极点放置在大约5kHz 至6kHz 范围内、然后实现-40dB/dec 的衰减或滚降。 它应该能改善噪声情况(随着频率的增加而上升)。  请确保仔细设计布局、不要将开关电源的开关 GND 与模拟 GND 共用、并且在一个点上端接所有 GND 平面、应该将其连接并端接至您的金属机箱/接地 GND。  

    e2e.ti.com/.../BLM15HD102SN1-600ohm-100MHz -铁氧体-芯片-32uF-08162024.TSC

    关于 OPA388、这只是一个缓冲器。 TP107后加载什么? 请确保 OPA388不驱动容性负载。 如果是、则需要额外的环路补偿。  

    对于 OPA388、请尝试以下操作。 请匹配输入和反馈电阻器(即使这是缓冲器、因为 OPA388是斩波放大器)。 请在 TP107之前连接另一个 LPF、这将衰减 TP107的不良高频噪声。

      

    e2e.ti.com/.../OPA2388-08162024.TSC

    如果这样做有帮助、请告诉我。  

    此致!

    Raymond

  • 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。

    您好、Raymond、

    我非常感谢你对我的问题和你的答复的关注。

    •5.5VDC 电源直接由外部直流电源单元提供。 我已尝试更换外部电源、但噪音现象仍然存在。

    •我尝试了断开 OPA388并直接测量 DAC8830的输出。 测试点为 C1093、如原理图中所示。 R954保持未连接状态。 噪声频谱与上图基本相同。 也就是说、当信号来自 DAC8830时、噪声已经存在、并且它应该与缓冲器部分无关。

    •关于基准电压和 DAC 电源电压的滤波器电路、已根据您的建议进行了调整。 但是、它们对噪声没有影响。

    •关于 PCB 布局的问题、我还尝试使用跳线将 FPGA 的 SPI 接口连接到在线购买的 DAC8830开发板。 开发板上 DAC8830的信号输出存在相同的噪声问题。 这应该会让我们得出结论、即该噪声与 PCB 布局无关。 此测试使我怀疑信号源本身是否有问题。 但是、当我使用逻辑分析仪从 FPGA 收集数据源输出时、获得的数据源频谱良好、如下图所示。

    •我们发现:在放大噪声频谱的时间轴进行观察时、可以发现噪声不是随机噪声、而是固定噪声、间隔约为10Hz、如下图(红线)所示。 但是、我的电路板上没有以10Hz 的频率运行的电路。

    到目前为止、噪音问题仍未解决。 我期待再次获得支持。

    谢谢您!

    最佳、

    Howie

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    您好、Howie。

    如果噪声是由 DAC8830产生的、最好从我们的 DAC 团队那里获得帮助。 我不支持此产品线。 但是、建议直接缓冲 DAC。 它不太可能直接驱动12nF 电容器。  

    初始噪声图展示了问题的高频和不断增加。 电流噪声范围为10Hz。 如果它是10Hz 范围、那么它不应该出现在高频图中。 是否使用调节+5.5V 直流电源的开关电源? 通过使用铁氧体组件、我的猜测是来自5.5Vdc 稳压器的噪音电源轨。  

    如果不更好地了解您的电路、我就不知道10Hz 来自哪里。 可能受到电源波动的影响。 您需要详细介绍您的操作环境。 它也可以从外部测试设备(EMI)拾取或耦合。  

    此致!

    Raymond