연산 증폭기 출력에서 ​​주기적 아티팩트의 출처 식별

내 MAX44251 듀얼 연산 증폭기는 구성 방법에 관계없이 출력에서 ​​매우 작은 원치 않는 131KHz주기적인 아티팩트를 갖는다.

내 가정은 EMI이지만 회로의 다른 부분에서는이 131KHz 신호를 볼 수 없습니다. 또한 여러 건물에서 여러 프로브를 사용하여 다른 모든 전자 장치를 끄고 포일 차폐로 둘러싸여 테스트했습니다.

무엇을 제거해야합니까? 적어도 1mV 미만의 잡음으로 전압 추종자를 달성하고 싶습니다.

지금은 매우 간단하게 구성되어 있습니다.

^{이 회로 시뮬레이션 – CircuitLab을 사용하여 작성된 회로도}

바이 패스 캡은 하단 접지면 레이어에 있습니다. 비아는 손으로 납땜됩니다.

애질런트 10X 패시브 프로브 (보기 어렵습니다)와 다음과 같은 프로브를 통해 효과를 관찰했습니다. 원래 출력이 비교기로 공급되고 비교기 출력이 입력 신호 진폭이> 원하는 2mV임을 나타 내기 때문에 관찰되었습니다.

파형은 주기적이지만 이상합니다. 다른 각도에서 몇 사진은 다음과 같습니다.

200ns 정지

50ns 자유 주행

20ns 자유 주행

10ns 정지

이것이 실제로 데이터 시트에 설명 된 증상인지 알 수는 없습니다.

65kHz에서 을 초과하는 스파이크가 어떻게 발생하는지 주목 하십시오. 노이즈를 관찰하는 주파수의 거의 절반입니다. 그러나 그들은 최대 131.5kHz의 특성을 나타내지 않았다.$30 \frac{\text{nV}}{\sqrt{\text{Hz}}}$

무엇을 제거해야합니까? 적어도 1mV 미만의 잡음으로 전압 추종자를 달성하고 싶습니다.

저 대역폭 전압 추종자가 필요한 경우 : 저역 통과 필터를 사용하십시오.

최대 65kHz 이상의 신호가 필요한 경우 : RLC 노치 (대역 스톱)가 가장 효과적 일 것입니다. 내가 선호하는 패시브 필터 설계 툴 에서 신속하고 게으른 설계를 실행 하면 가능한 구성으로 R = 0.16Ω, L = 1µH, C = 1.5µF가 발생했습니다.

전압 팔로워의 피드백 브랜치에서 역 회로 (RLC 대역 통과; (L--C)를 R로 교체)를 사용하려고 시도 할 수 있습니다.

이것은 자동 영점 증폭기 (초퍼 안정화라고도 함)입니다. 매우 낮은 오프셋 opamp는 주기적으로 입력 오프셋을 샘플링하고 프런트 엔드의 카운터 드리프트에 보상 오프셋을 주입하여 작동합니다. 이를 위해 opamp에는 오실레이터가 있고 입력에 아날로그 스위치 세트가 있습니다. 이로 인해 출력으로의 클록 피드 스루 및 입력 핀에서의 전하 주입이 발생할 수 있습니다.

이 장치는 스위칭 주파수로 131kHz를 사용하고있을 것입니다.

Maxim 부품에 대한 자세한 정보를 찾을 수 없지만 다음은 아마도 비슷한 Analog Devices 부품에 대한 정보입니다.

Analog Devices 제로 드리프트 연산 증폭기

실제로 낮은 오프셋과 드리프트가 필요한 경우 가장 적합한 유형의 장치입니다. 대역폭을 제한하고 클럭을 필터링해야합니다.

자동 제로화의 대역폭은 CMOS 연산 증폭기에 1 / f 잡음을 포함하기에 충분하므로 CMOS 연산 증폭기에 문제가있는 지역 인 1kHz 미만의 주파수에서는 잡음이 매우 낮을 수 있습니다.

클럭 노이즈를 필터링 할 수없는 경우 기존 부품을 사용할 수 있는지 확인하십시오. 일반적으로 드리프트 및 오프셋 성능이 저하되지만 100uV 오프셋보다 더 우수합니다. 바이폴라 입력 증폭기가 일반적으로이 파라미터에 대해 CMOS보다 우수하기 때문에 입력 바이어스 전류를 절충해야 할 수도 있습니다. 양극성도 일반적으로 노이즈가 적습니다.

비슷한 Linear Technology 부분 (LTC2051)과 관련된 문제는 출력이 포화 될 때 autozero 회로가 과부하로부터 복구하는 데 오랜 시간이 걸릴 수 있다는 것입니다 .GBW가 많은 MHz 인 부품의 경우 수 밀리 초입니다. 이로 인해 발진기 또는 임계 값 검출기와 같이 작동의 정상적인 부분으로 포화되는 모든 응용 분야에 적합하지 않습니다.

나는 ~ 130kHz가 초퍼 스위칭 주파수 ~ 65kHz의 두 번째 고조 파일 것이라고 Marcus에 동의한다.

Op 앰프의 '폐쇄 루프 대역폭'을 줄이면 두 번째 고조파 (~ 130 kHz)가 첫 번째 고조파 (~ 65 kHz)보다 큰 크기를 갖게되어이를 해결할 수 있습니다. 노이즈를 필터링하는 수동 필터.

제로 드리프트 연산 증폭기의 노이즈에 대해 설명하는 Art Kay 의 " 1 / f 노이즈 및 제로 드리프트 증폭기 " 기사가 있습니다.

Op Amp Noise에 대한 자세한 내용은 TI Precision Labs for Noise를 참조하십시오 .

답이 없지만 영감을 얻으려면 어떻게 디버깅 할 것인지 말할 수 있습니다.

먼저 칩에 바이 패스 캡을 납땜하려고합니다. 0603 부품, 100nF이며 브레이드를 사용하여 다른 핀에 연결합니다 (인덕턴스가 낮음). 바이 패스 캡은 상대적으로 높은 인덕턴스 비아 뒤에 있으므로 스파이크에 효과적이지 않을 수 있습니다. 스파이크는 131kHz이지만 주파수 내용은 훨씬 높으므로 바이 패스가 중요합니다.

이것은 아마도 실패 할 것입니다 :-).

그런 다음 앰프를 교체합니다. 1. Analog Devices는 매우 낮은 오프셋 트림 앰프를 만듭니다. 오프셋은 자동 제로 앰프만큼 낮지 않지만 확인하십시오. 그것들은 조금 더 비싸므로 예산 및 오프셋 요구 사항을 확인하십시오. AD8615 및 이와 유사한 것을보십시오. 유일한 것은 대량 소비재에 약간 비싸다.

또한, 버-브라운 계보 (Texas Instruments)의 오래된 구형 바이폴라 opamp를 고려하십시오. 바이어스 전류를 제거하려면 두 입력에 동일한 임피던스를 사용하고 오프셋 전류가 중요하지 않을 정도로 입력 임피던스가 충분히 낮아야합니다. opa237과 비슷한 것.

3. 다른 자동 영점 증폭기, 아마도 확산 스펙트럼 클록이있는 것을 시도하십시오. 다시 아날로그 장치 부분을 살펴보십시오.

행운을 빕니다