Meu amplificador operacional duplo MAX44251 possui um pequeno artefato periódico indesejado de 131KHz na saída, aparentemente independentemente de como está configurado.
Minha suposição era EMI, mas não consigo ver esse sinal de 131KHz em nenhuma outra parte do circuito. Também testei isso em vários prédios, com várias sondas, com todos os outros eletrônicos desligados e cercados por blindagem.
O que devo tentar remover? Eu gostaria de pelo menos obter um seguidor de tensão com ruído abaixo de 1mV.
O chip foi originalmente usado em um circuito mais complexo quando percebi o problema pela primeira vez. MAS, para isolar esse problema, fiz um novo PCB de teste com componentes novos. Deixei almofadas extras para reconfigurar o chip de maneiras diferentes durante o teste.
No momento, ele está configurado de maneira muito simples:
As tampas de desvio estão na camada inferior do plano do solo. Vias são soldadas à mão.
Eu observei o efeito através da sonda passiva Agilent 10X (é difícil de ver) e através de uma sonda como a seguinte, com a qual posso ampliar o zoom até 2mv / div. Originalmente, foi observado porque a saída é alimentada a um comparador, e a saída do comparador indicava que a amplitude do sinal de entrada era> os 2mV desejados.
A forma de onda é periódica, mas meio estranha. Aqui estão algumas fotos de diferentes ângulos:
200 ns parado
Corrida livre de 50 ns
20 ns Corrida grátis
10 ns parado
esquema de qualidade, descrição da configuração do teste, captura de tela do sinal observado, isolando o problema o máximo possível, fazendo uma pergunta bem definida ... Sua pergunta é puro prazer para minha alma!
Qual é a sua fonte de alimentação? Isso tem a aparência de um conversor buck ou flyback tocando para mim ... Tente com as baterias como suprimento, em vez do que estiver usando. Você pode ampliar um dos picos?
Ah. Veja a folha de dados, página 7, segunda linha de figuras, figura à direita. "Ruído de tensão de entrada x frequência". Há um pico feio em ... 65 kHz, o que é metade da sua observação, mas esse gráfico nem chega a 131 kHz.
@ DanMills Tentei com +/- 9V a partir de duas baterias de 9V, o artefato é idêntico.
1131 kHz1131 kHz
Não sei dizer se esse é realmente um sintoma do que está descrito na ficha técnica:
30 nVHz√30nVHz
Se você só precisa de um seguidor de voltagem com largura de banda baixa: Use um filtro passa-baixo.
Se você precisar de sinal de até 65 kHz e acima: Um entalhe RLC (parada de banda) provavelmente funcionaria melhor; um projeto rápido e preguiçoso na minha ferramenta de design de filtro passivo favorito produziu R = 0,16Ω, L = 1µH, C = 1,5µF como a configuração possível.
Observe que você pode tentar usar o circuito inverso (passa banda RLC; troque o (L - C) pelo R) no ramo de realimentação do seu seguidor de tensão.
Obrigado pela sua ajuda para analisar isso. Vou dar algum tempo para a publicação, mas acho que você está correto.
Uau, isso é uma coisa desagradável de ter em um AMP, pior ainda é o quão mal a folha de dados exibe esta, tenho certeza a maioria das pessoas ignoram este
@PlasmaHH para ser justo, a folha de dados faz ter a figura postada acima - mas concordo, se você vender algo explicitamente com um ganho * BW de vários MHz, você pode querer mencionar há esporas periódicas no espectro.
Observe que este é um amplificador autozero (também chamado de estabilizador de chopper) - muitos opamps de offset muito baixos funcionam amostrando periodicamente o offset de entrada e injetando um offset de compensação para combater a deriva no front-end. Para fazer isso, há um oscilador no opamp junto com um conjunto de interruptores analógicos na entrada. Isso pode resultar na passagem do relógio para a saída, bem como na injeção de carga nos pinos de entrada.
Presumivelmente, este dispositivo está usando 131kHz como frequência de comutação.
Não consigo encontrar informações detalhadas sobre a parte Maxim, mas aqui estão algumas informações para uma parte de Dispositivos analógicos que provavelmente é semelhante:
Dispositivos analógicos Zero deriva opamp
Se você realmente precisa do deslocamento e deslocamento baixos, eles são o melhor tipo de dispositivo a ser usado - você pode limitar a largura de banda e filtrar o relógio.
A largura de banda do zeramento automático é suficiente para abranger 1 / f de ruído nos opamps CMOS, para que possam ter um ruído muito baixo para frequências abaixo de 1kHz, uma região em que os opamps CMOS tendem a ter problemas.
Se você não conseguir filtrar o ruído do relógio, veja se pode usar uma peça convencional - elas geralmente apresentam pior desempenho de desvio e deslocamento, mas você pode obtê-las melhor que o deslocamento de 100uV. Você também pode precisar compensar a corrente de polarização da entrada, porque os amplificadores de entrada bipolares geralmente são melhores que o CMOS para esse parâmetro. Os bipolares também costumam ter menos ruído.
Um problema relacionado que tive com uma parte similar da Linear Technology (LTC2051) é que o circuito de zero automático pode levar muito tempo para se recuperar da sobrecarga quando a saída se saturar - muitos milissegundos para uma peça com GBW de muitos MHz. Isso os torna inadequados para qualquer aplicação que sature como parte normal de sua operação, como osciladores ou detectores de limiar.
No entanto, todos os amplificadores operacionais similares de desvio zero têm pulsos tão grandes? Ou é exatamente por isso que esse amplificador operacional em particular é tão barato? A amplitude do pico é uma conseqüência dessa configuração específica? Suponho que exista uma grande sobreposição entre aplicativos que requerem deslocamento muito baixo e aplicativos que precisam apenas de CC, mas 6mV a 131KHz ainda parece bastante substancial.
Os amplificadores estabilizados ou com zeragem automática do chopper geralmente têm a possibilidade de passagem do relógio como ruído na saída. Todos os fornecedores reivindicam níveis muito baixos de ruído. A nota do aplicativo do LT ( cds.linear.com/docs/en/lt-journal/LTC2050_1100_Mag.pdf ) parece um pouco melhor que a sua, mas não muito.
Eu tenho que concordar. O uso de qualquer parte analógica que injete tecnologia chopper ou de amostragem no caminho analógico de seus sinais precisa ser aplicado com cuidado, para que você a utilize com limitação apropriada de largura de banda, para que as frequências do chopper sejam cortadas em seu espectro de frequência utilizável.
Concordo com Marcus, o ~ 130 kHz seria o segundo harmônico da freqüência de comutação do Chopper ~ 65 kHz.
Uma 'largura de banda de malha fechada' reduzida do seu amplificador operacional pode resultar no segundo harmônico (~ 130 kHz) para ter uma magnitude maior que o primeiro harmônico (~ 65 kHz), para resolver isso, como Marcus mencionou, uma solução pode estar adicionando um filtro passivo para filtrar esse ruído.
Existe um artigo de Art Kay , " 1 / f Noise e Zero-Drift Amplifiers ", que fala sobre ruído nos amplificadores de operação com desvio zero.
Se você quiser saber mais sobre o Op Amp Noise, consulte o TI Precision Labs for Noise .
Não tenho uma resposta, mas posso dizer, como inspiração, como eu depuraria isso.
Primeiro, eu tentaria soldar uma tampa de derivação diretamente no chip. Uma peça 0603, 100nF, e use trança para conectar ao outro pino (para baixa indutância). As tampas de desvio estão atrás de vias de alta indutância, o que pode torná-las ineficazes para os picos. Os picos estão em 131 kHz, mas o conteúdo da frequência é muito maior, portanto, o desvio é importante.
Provavelmente isso falharia :-).
Então eu substituiria o amplificador: 1. Analog Devices produz alguns amplificadores aparados com deslocamento muito baixo. O deslocamento não é tão baixo quanto em um amplificador de zero automático, mas confira. Esses são um pouco mais caros, portanto verifique com seu orçamento e requisitos de compensação. Veja AD8615 e similares. A única coisa é que eles ficam um pouco caros para itens de consumo de alto volume.
2 Além disso, considere um bom e velho opamp bipolar instrumental da linhagem marrom-burr (Texas Instruments agora.). Use a mesma impedância em ambas as entradas para se livrar da corrente de polarização e verifique se a impedância de entrada é baixa o suficiente para que a corrente de compensação não importe. Algo semelhante ao opa237.
Tente um amplificador de zero automático diferente, talvez um com relógio de espectro expandido. Mais uma vez, observe as partes dos dispositivos analógicos.
— user131782
A auto-indutância desse fio é de 0,834 nH. Alguma maneira matemática de determinar a significância de seu efeito?