[参考译文] LM27761：R2要求

您好 Farron、

根据我的理解、反馈引脚在内部连接了滤波器、这将避免噪声增益上升。 但我会仔细检查它、然后返回给您。

此致、

Tanvee

您好 Tanvee：

如果使用电阻器增益基准电压、则在输出之后是单位增益、那么电阻器和增益对噪声只有二阶影响(大多数情况下在1/f 噪声中为近端)。  

但是、方框图显示了标准稳压器架构、其中带隙经过噪声滤波并作为基准提供给一个运算放大器输入。  然后、将输出分频为基准。  因此、该架构会增加电阻器噪声、增加电阻器噪声、并增加带隙噪声和输入参考运算放大器噪声。  

通常在该架构中、电阻器保持相当小的值、以便其热噪声小于带隙和运算放大器噪声。  但是、在数据表中使用500k R2、R2的规格至少为50k、这与正常的设计做法相反。  使用这些大电阻器时、该器件肯定不符合其噪声规格、并且可能会由于通过这些大电阻器的泄漏而引入电压误差。  

这就是为什么我想知道该规格是否真正意味着 R2 < 50k 而不是 R2 > 50k。  这可能是一个到目前为止已经出现的旧错误。  

此致、

Farron

您好 Tanvee：

感谢您的快速回答。  

该应用是对电源噪声非常敏感的生物医学传感器产品。

查看几个基本数字以及此类具有电流泵输出的经典"增益"稳压器的一般行为可能会使问题更加明显。  这里的噪声物理特性在架构上几乎与用于设置低噪声运算放大器电路增益的电阻器物理特性相同。  德州仪器(TI) OPA209数据表(随附)中提供了基本关系、如第13页的图34所示。  

器件在10Hz 至100kHz 范围内的额定噪声为20uVrms。  未给出该噪声的输出电压以及 R1和 R2值、也未给出频谱噪声密度随频率变化的值。  但是、我们可以很容易地计算出100kHz 上的平均频谱噪声密度为每根 Hz 63.2nV。  

如果 R2为50k (指定的最小值)且输出为-3.3V、则 R1为85.6k。  R2中的热噪声为每根 Hz 28.3nV。  该噪声的输出增益为 R1/R2 = 1.71、因此该噪声增益为48.4nV。  R1的噪声为37nV。  这不会被增益、但会将 rms 添加到 R2噪声中、从而在输出中提供每平方根 Hz 61nV 的电阻器噪声。  

这表明、如果使用50k R2测量63nV/根赫兹的数据表规格、则大部分噪声都是由电阻器导致的、该器件实际上能够大幅降低噪声。  如果是这样、德州仪器就没有机会将此器件宣传为具有低得多的噪声。  

为什么 R2应限制为50K 或更高？  该器件可提供高达250mA 的输出电流、因此反馈电阻器消耗的电流可忽略不计、低至很低的值。  如果 R2为1k、那么在-3.3V 时、R1将为1.7k、电阻器串中消耗的电流仅为1.2mA。  这对该器件没有问题、并且噪声会低得多。  

现在、在大多数性能图中使用的 R2 500k 值、在-3.3V 时、R1值为856k。  R2的噪声为每根 Hz 89.5nV、增益为153nV。  R1的噪声为117nV、因此电阻器总噪声为193nV/根赫兹。  超过100kHz 时、这是61uVrms、因此它将20uVrms 噪声规格提高了一倍。  

大电阻值会影响器件的噪声、因此没有电流限制理由使用它们。  

此外、从电阻器到运算放大器输入的低通噪声滤波器(第9页的方框图)是一个奇怪的架构特性。  该部件的负反馈会引入180度的相移。  驱动电容器输出结构的标准电流泵引入的相位裕度增加了90度、在控制环路中留下了90度的相位裕度。  此处的单极低通将会切断该相位裕度、并限制环路带宽。  它位于反馈路径中、但无助于噪声抑制、并且会增加更多的电阻器热噪声。  该电路可在没有噪声抑制的情况下提供更好的噪声抑制、并具有更好的相位裕度。

显然、本数据表中存在一些奇怪的事情。  为 R1和 R2使用更大电阻器的唯一逻辑原因是它们充当该奇怪反馈噪声滤波器的一部分。  但是、如数据表所示、通过一个数量级或更多数量来改变它们、它们很可能会对稳压器控制环路的相位裕度造成严重破坏。

因此、这种情况的奇怪性导致了我最初的问题、即数据表是否意味着 R2应该小于50k。  它肯定是较低的噪声、并且它不会将反馈噪声滤波器的3dB 频率拉至环路相位裕度降级的位置。  

也许可以要求该部件的设计人员提供有关情况的意见。  e2e.ti.com/.../opa209.pdf

此致、

Farron