Ідентифікація джерела періодичного артефакту на виході Op-Amp

Мій подвійний підсилювач MAX44251 має дуже малий небажаний періодичний артефакт 131 КГц на виході, мабуть, незалежно від того, як він налаштований.

Моє припущення було EMI, але я не можу побачити цей сигнал 131 кГц в будь-якій іншій частині схеми. Я також тестував це в декількох будівлях, з декількома зондами, з усією іншою електронікою вимкнено і оточеним екрануванням фольги.

Що слід спробувати видалити? Я хотів би хоча б досягти послідовника напруги зі шумом під 1мВ.

Зараз він налаштований дуже просто:

^{імітувати цю схему - Схематично створено за допомогою CircuitLab}

Обхідні ковпачки знаходяться на нижньому ґрунтовому шарі. Віаси паяні вручну.

Я спостерігав ефект як через пасивний зонд Agilent 10X (Це важко помітити), так і через зонд на зразок наступного, за допомогою якого я можу збільшити масштаб до 2mv / div. Спочатку це спостерігалося, оскільки вихід подається на компаратор, а вихід компаратора вказував, що амплітуда вхідного сигналу була> бажаною 2мВ.

Форма хвилі періодична, але наче дивна. Ось кілька фотографій з різних куточків:

200 нс зупинено

50 нс вільного бігу

20 нс Вільний біг

10 нс зупинено

Я не можу реально сказати, чи це насправді симптом того, що описано в аркуші:

$30 \frac{\text{nV}}{\sqrt{\text{Hz}}}$

Що слід спробувати видалити? Я хотів би хоча б досягти послідовника напруги зі шумом під 1мВ.

Якщо вам просто потрібен послідовник напруги з низькою пропускною здатністю: Використовуйте фільтр низьких частот.

Якщо вам потрібен сигнал до 65 кГц і вище: виїмка RLC (смугова зупинка), ймовірно, працює найкраще; швидкий та лінивий дизайн на моєму улюбленому пасивному інструменті для проектування фільтрів дав R = 0,16 Ом, L = 1 мкГ, С = 1,5 мкФ, як це можливо.

Зауважте, що ви можете спробувати використати зворотний контур (смуга RLC; поміняйте (L - C) на R) у гілці зворотного зв'язку вашого послідовника напруги.

Зауважте, що це підсилювач автозапуску (його також називають стабілізованим подрібнювачем) - багато дуже низьких зміщених операційних підсилювачів працюють шляхом періодичної вибірки вхідного зміщення та введення компенсуючого зміщення для протидії дрейфу на передньому кінці. Для цього в генераторі є генератор разом з набором аналогових вимикачів на вході. Це може призвести до годинної подачі на вихід, а також до введення заряду на вхідні штифти.

Імовірно, цей пристрій використовує 131 кГц як частоту комутації.

Я не можу знайти детальну інформацію про деталь Maxim, але ось деяка інформація для частини аналогових пристроїв, яка, мабуть, схожа:

Аналогові пристрої Нульовий дрейф opamp

Якщо вам справді потрібні низькі зрушення та дрейф, то вони є найкращим типом пристроїв для використання - можливо, вам потрібно буде просто обмежити пропускну здатність і відфільтрувати годинник.

Пропускна здатність автоматичного занулення достатня для охоплення 1 / f шуму в операційних підсилювачах CMOS, щоб вони могли бути дуже низьким рівнем шуму для частот нижче 1 кГц, регіону, де у CMOS-підсилювачів, як правило, виникають проблеми.

Якщо ви не можете відфільтрувати шум годинника, дивіться, чи можете ви використовувати звичайну частину - вони часто матимуть гірші показники дрейфу та зміщення, але ви можете отримати їх краще, ніж зміщення 100uV. Можливо, вам також доведеться компенсувати вхідний струм зміщення струму, оскільки для цього параметра біполярні вхідні підсилювачі зазвичай кращі, ніж CMOS. Біполярні зазвичай також нижчий рівень шуму.

Пов'язана проблема, з якою у мене була подібна частина частини лінійної технології (LTC2051), полягає в тому, що схема автоматичного керування може зайняти дуже багато часу, щоб відновитися після перевантаження, коли вихід насичується - багато мілісекунд на частину з ГБВ багато МГц. Це робить їх непридатними для будь-яких застосувань, які насичують як звичайну частину своєї роботи, таких як генератори або порогові детектори.

Я погоджуюся з Маркусом, ~ 130 кГц буде другою гармонікою частоти комутації Чоппера ~ 65 кГц.

Зменшена пропускна здатність замкнутого циклу вашої Op Amp може призвести до того, що друга гармоніка (~ 130 кГц) матиме велику величину, ніж перша гармоніка (~ 65 кГц), щоб вирішити це, як зазначав Маркус, рішення можна було б додати пасивний фільтр для фільтрації цього шуму.

Існує стаття Art Kay , " 1 / f підсилювачі шуму та нульового дрейфу ", в якій йдеться про шум у Zero-Drift Op Amps.

Якщо ви хочете дізнатися більше про шум Op Amp, ознайомтесь із шумотехнічними лабораторіями TI Precision .

Не маю відповіді, але натхненно можу вам сказати, як би це налагодити.

По-перше, я б спробував припаяти обхідну кришку прямо до мікросхеми. Частина 0603, 100nF і використовуйте тасьму для підключення до іншого штифта (для низької індуктивності). Ви перекриваєте ковпачки за відносно великими витаминами індуктивності, і це може зробити їх неефективними для шипів. Шипи знаходяться на 131 кГц, але вміст частоти набагато вище, тому хороший байпас має велике значення.

Це, мабуть, не вдасться :-).

Тоді я би замінив підсилювач: 1. Аналогові пристрої роблять кілька дуже низьких зміщених обрізних амперів. Зсув не настільки низький, як в автоматичному нульовому підсилювачі, але перевірте це. Це трохи дорожче, тому перевіряйте свої вимоги щодо бюджету та компенсації. Подивіться на AD8615 тощо. Єдине, що вони дорого коштують для споживачів великих обсягів.

2 Також розгляньте старий добрий інструментальний біполярний оппам від бурло-коричневої лінії (Техас Інструменти зараз.). Використовуйте однаковий імпеданс на обох входах, щоб позбутися струму зміщення, і переконайтесь, що вхідний опір є достатньо низьким, щоб зміщений струм не має значення. Щось схоже на opa237.

3. Спробуйте інший підсилювач автоматичного нуля, можливо той, що має тактовий діапазон з розширеним спектром. Ще раз подивіться на частини аналогових пристроїв.

Удачі