La identificación de la Fuente de Periódico Artefacto en la Salida del Amplificador operacional

Question

Mi MAX44251 doble amplificador operacional tiene una muy pequeña no deseados 131KHz periódico artefacto en la salida, aparentemente, independientemente de cómo esté configurada.

Mi suposición era EMI, pero no puedo ver este 131KHz señal en cualquier otra parte del circuito. También he probado esto en varios edificios, con múltiples sondas, con todos los otros aparatos electrónicos apagados, y rodeado de blindaje.

¿Qué debo tratar de quitar? Me gustaría, al menos, lograr un seguidor de voltaje con ruido bajo de 1 mv.

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El chip fue originalmente utilizado en un circuito más complejo cuando por primera vez me di cuenta del problema. PERO, para aislar este problema hice una nueva prueba de PCB con frescos de los componentes. Yo a la izquierda extra de almohadillas para volver a configurar el chip de diferentes maneras durante las pruebas.

Ahora se configura de forma muy sencilla:

^{simular este circuito – Esquema creado mediante CircuitLab}

Las tapas de bypass son en el fondo plano de tierra de la capa. Las Vias son de mano de soldado.

He observado el efecto a través de la Agilent 10X pasivo de la sonda (Es difícil de ver), y a través de una sonda como la siguiente, con la que me puedo acercar a todos el camino a 2mv/div. Originalmente, fue observado ya que la salida es alimentada a un comparador, y el comparador de salida indica la amplitud de la señal de entrada se > el deseado 2mV.

La forma de onda es periódica pero un poco extraño. He aquí un par de fotos desde diferentes ángulos:

200 ns Detenido

50 ns Free Running

20 ns Free running

10 ns Detenido

Answer 1

Tenga en cuenta que este es un autozero amplificador (también llamado chopper estabilizado) - muchos muy bajo offset opamps de trabajo mediante la toma periódica de muestras de la desviación de entrada y la inyección de una compensación de offset para contrarrestar la deriva en el extremo delantero. Para ello hay un oscilador en el opamp junto con un conjunto de interruptores analógicos en la entrada. Esto puede resultar en un reloj de pasante a la salida así como la carga de la inyección en los pines de entrada.

Presumiblemente, este dispositivo está usando 131kHz como la frecuencia de conmutación.

Yo no puede encontrar toda la información detallada en el Maxim parte, pero aquí hay algo de información para Dispositivos Analógicos parte que probablemente es similar:

Los Dispositivos analógicos deriva Cero opamp

Si usted realmente necesita la baja de desplazamiento a la deriva y, a continuación, son el mejor tipo de dispositivos a utilizar - usted puede Simplemente por la necesidad de limitar su ancho de banda y filtrar el reloj.

El ancho de banda de la puesta a cero automática es suficiente para abarcar ruido 1/f en CMOS opamps de modo que pueden ser de muy bajo ruido para las frecuencias inferiores a 1 khz, una región donde CMOS pampas tienden a tener problemas.

Si usted no puede filtrar el reloj de ruido ver si se puede usar una parte convencional -, suelen tener un peor a la deriva y el desplazamiento de rendimiento, pero usted puede conseguir mejor que 100uV desplazamiento. Usted también puede tener a trade-off corriente de polarización de entrada porque bipolar amplificadores de entrada son generalmente mejores que los CMOS para este parámetro. Bipolar son generalmente más bajos de ruido así.

Una relacionada con el problema que he tenido con una similar Lineal de la Tecnología (LTC2051) es que el autozero circuito puede tomar un tiempo muy largo para recuperarse de una sobrecarga cuando la salida se satura - muchos milisegundos por una parte con GBW de muchos MHz. Esto los hace inadecuados para cualquier aplicación que se satura como una parte normal de su operación, tales como osciladores o detectores de umbral.

Answer 2

Realmente no puedo decir si esto es una realidad, un síntoma de lo que se describe en la hoja de datos:

Observe cómo hay un pico que supera \$30 \frac{\text{nV}}{\sqrt{\text{Hz}}}\$ a 65kHz – casi la mitad de la frecuencia que está observando su ruido; no caracterizar hasta a 131,5 kHz, sin embargo.

¿Qué debo tratar de quitar? Me gustaría, al menos, lograr un seguidor de voltaje con ruido bajo de 1 mv.

Si sólo necesita un ancho de banda bajo voltaje de seguidor: el Uso de un filtro de paso bajo.

Si usted necesita una señal de hasta 65 kHz y arriba: RLC muesca (banda-stop) probablemente funcionaría mejor; una rápida y perezoso diseño de ejecutar en mi favorito filtro pasivo de la herramienta de diseño dado R=0.16 Ω, L=1 µh, C=1.5 µF posible configuración.

Tenga en cuenta que usted podría tratar de usar el inverso (circuito RLC pasa-banda; swap (L--C) con la R) en la retroalimentación de la rama de su seguidor de voltaje.

Answer 3

Estoy de acuerdo con Marcus, el ~130 kHz sería el segundo armónico de la Chopper de conmutación frecuencia de conmutación ~65 kHz.

Una reducción de ancho de Banda de Lazo Cerrado' de su Amplificador operacional podría resultar en el segundo armónico (~130 kHz) a tener un mayor magnitud que el primer armónico (~65 kHz), para solucionar esto, como Marcus se ha mencionado, una solución podría ser la adición de un filtro pasivo para filtrar el ruido.

Hay un artículo de Arte Kay, "Ruido 1/f y Cero Deriva Amplificadores", que habla sobre el ruido en Cero Deriva de los Amplificadores.

Si usted desea aprender más acerca de Amp Op Ruido, echa un vistazo TI Precisión de los Laboratorios de Ruido.

Answer 4

No tengo una respuesta, pero te puedo decir que, por la inspiración, cómo iba a depurar este.

En primer lugar, me gustaría tratar de soldar un bypass de la tapa del derecho a la viruta. Un 0603 parte, 100nF, y el uso de la trenza para conectar con el otro pin (de baja inductancia). Omitir las tapas están detrás de relatuvely de alta inductancia vias, y esto puede hacer ineficaz para los picos. Los picos son en 131 kHz, pero la frecuencia de los contenidos es mucho mayor, por lo que buena bypass importa mucho.

Esto sería, probablemente, no :-).

Luego me iba a reemplazar a las aplicaciones: 1. Los Dispositivos analógicos hace algunos muy bajo offset tapizados en amperios. El desplazamiento no es tan bajo como en un auto-cero amperios, pero échale un vistazo. Esas son un poco más caros, a fin de comprobar en contra de su presupuesto y requisitos de compensación. Mira AD8615 y similares. La única cosa, los que conseguir un poco caro para el alto volumen de consumo de cosas.

2 También, considere la posibilidad de un buen viejo instrumental bipolar opamp de burr-brown de linaje (Texas Instruments ahora.). El uso de la misma impedancia en ambas entradas para deshacerse de la corriente de polarización, y asegúrese de que la impedancia de entrada es lo suficientemente bajo que el desplazamiento actual no importa. Algo similar a opa237.

3. Pruebe con otro auto-cero aplicaciones, tal vez uno con un amplío espectro de reloj. Una vez más, mira dispositivos analógicos partes.

Buena suerte