Frage:
Grund für kleinwertige Rückkopplungswiderstände in rauscharmen Operationsverstärkern
Saunders
2019-02-23 06:44:25 UTC
view on stackexchange narkive permalink

Ich frage mich, warum die im Datenblatt des AD797 angegebenen Rückkopplungswiderstandswerte so klein sind.Mein Verständnis ist, dass die niedrigen Rückkopplungswiderstände das Rauschen klein halten, aber ist es nicht auch ideal, wenn große Ströme durch das Rückkopplungsnetz fließen?Mein Verständnis war, dass Rückkopplungswiderstände> 1k sein sollten.

Hier ist ein Link zum Datenblatt: https://www.analog.com/media/en/technical-documentation/data-sheets/ad797.pdf

Und ein Bild einer Beispielanwendung: enter image description here

26,1 Ohm scheinen für Rückkopplungswiderstände ein viel zu kleiner Wert zu sein.

Es ist erwähnenswert, dass die von Ihnen veröffentlichte Schaltung speziell für Ultraschallanwendungen vorgesehen ist, bei denen das Rauschverhalten entscheidend ist.Für allgemeinere Audioanwendungen zeigen die anderen Beispielschaltungen viel höhere Widerstandswerte.
Fünf antworten:
#1
+13
Warren Young
2019-02-23 08:53:22 UTC
view on stackexchange narkive permalink

Dieser Operationsverstärker weist ein Eingangsrauschen von 0,9 nV / √Hz auf, was ungefähr dem Johnson-Rauschen eines 50 Ω-Widerstands entspricht.Wenn Sie keine kleineren Widerstände einsetzen, verschwenden Sie einen Teil der Leistung dieses Operationsverstärkers und sollten wahrscheinlich etwas Billigeres kaufen.

Eine weitere nützliche Identität ist 1 kΩ ≈ 4 nV / √Hz, da es viel mehr Operationsverstärker mit Eingangsrauschen um diesen Pegel gibt.

#2
+5
Spehro Pefhany
2019-02-23 07:54:29 UTC
view on stackexchange narkive permalink

Wenn Sie sich auf Abbildung 34 beziehen, ist das Gesamtrauschen (das sowohl für en als auch für in als weißer Rauschbereich angenommen wird) bei einem Quellenwiderstand von 10 Ohm ungefähr 8x besser als bei 1K.

enter image description here

Denken Sie daran, dass es sich nicht nur um die Rauschspannung und das Johnson-Nyquist-Rauschen der Rückkopplungswiderstände handelt, sondern auch um den Eingangsrauschstrom multipliziert mit dem Widerstand, der vom invertierenden Eingang aus gesehen wird.

Die Transistoren am Eingang werden mit sehr hohen Strömen betrieben, so dass das Spannungsrauschen ziemlich gering ist, das Stromrauschen jedoch Kosten verursacht.

Sie addieren sich natürlich alle in Quadratur, da sie normalerweise nicht korreliert sind.

Die gezeigten Widerstände sind tolerierbar für kleinere Ausgangsschwankungen und wenn Sie sich nicht zu sehr um die Genauigkeit der Verstärkung kümmern.

#3
+1
analogsystemsrf
2019-02-23 10:08:55 UTC
view on stackexchange narkive permalink

Zu Ehren von Walt Jung (von ADI et al.) können niedrige Widerstandswerte zu nachweisbaren THERMAL-Verzerrungen führen. Fahren Sie den Operationsverstärker mit 20 Hz und 2.000 Hz. Wenn Sie einen Spektrumanalysator verwenden, sehen Sie den 2.000-Hz-Ausgang mit einigen 20-Hz-Seitenbändern.

Was bedeutet was? Verwenden Sie physikalisch größere Widerstände. Oder mit Widerständen mit unterschiedlichen Widerstandselementen experimentieren? Der sehr dünne Metall-Feilen-Spiral-Besatz hat eine sehr schnelle Zeitkonstante zum Erhitzen / Abkühlen, da Wärme in den Keramik / Ton-Kern abgegeben wird

Und der Operationsverstärker benötigt möglicherweise einen BUFFER, um eine thermische Verzerrung zu vermeiden, wenn das Silizium vorübergehend erwärmt wird, wenn sich die UP-Transistoren ausschalten und die DOWN-Transistoren ausschalten.

Hier ist zum Beispiel eine Schaltung mit 1nanoVolt / rtHz Operationsverstärker und 26 Ohm Widerständen; der Eingang ist 100 microVolts PeakPeak; Beachten Sie, dass die sehr große Bandbreite (über 10 MHz hinaus) ein schlechtes Signal-Rausch-Verhältnis verursacht. Bei einem so kleinen Eingang beträgt die transiente thermische Verzerrung nur 1,9 nanoVolt. Frage mich, was bei größeren Eingangsspannungen mit denselben Widerständen passiert?

enter image description here

Folgendes ist bei einem 10-fach größeren Eingang passiert: 1.000 Mikrovolt PeakPeak. Die ersten zweistufigen Widerstände bleiben unverändert. Wir bekommen viel thermische Verzerrung (110 Mikrovolt). Um ein Übersteuern des ADC zu vermeiden, bietet die 3. Verstärkungsstufe nur noch eine Verstärkung von 20 dB.

enter image description here

Was sind die Widerstandswerte?

Stufe 1 (S1): Rg = 26 Ohm, Rfb = 497 Ohm (Verstärkung von 26 dB)

Stufe 2 (S2): Rg = 19 Ohm, Rfb = 282 Ohm (Verstärkung von 24 dB)

Stufe 3 (S3): Rg = 1046 Ohm, Rfb = 9422 Ohm (Verstärkung von 20 dB)

Wiederum betrug die thermische Verzerrung mit 100 uVPP-Eingang 1,9 Nano-Volt. Mit 1.000 uVPP stieg diese Verzerrung jedoch auf 110 Mikrovolt.

=============================================

Separates Thema: Der Adi-Opamp hat nur 70 dB PSRR bei 10 kHz. 70 dB sind 3.000: 1. Na und?Wird ein VDD-Regler mit thermischem Rauschen ein Problem sein?Einige LDOs haben einen internen äquivalenten Rnoise von 10.000.000 Ohm (häufig in Poly-Silizium-Servorückkopplungswiderständen und in Diffpaaren, die im Unterschwellenwert bei 100 Nanoampere arbeiten Ströme).Dies erzeugt 1 Mikrovolt pro rootHertz zufälliges thermisches Rauschen auf der "sauberen" VDD-Schiene.Ist das ein Risiko?

Wenn Sie 60 dB PSRR bei 10 kHz haben, wird diese 1 Mikrovolt zu 1 NanoVolt bezogen auf den Eingang, was eine Erhöhung des Grundrauschens des Operationsverstärkers um 3 dB bedeutet.Und bei 100 kHz hat der Operationsverstärker nur 50 dB PSRR (aus einem Datenblattplot).

Zusammenfassung: Achten Sie auf das zufällige Rauschen der VDD-Schiene.Und denken Sie nicht daran, switchRegs in diesen Systemen zu verwenden, es sei denn, Sie

---- Magnetabschirmung verwenden

---- elektrische Feldabschirmung verwenden

---- Achten Sie darauf, "lokale Batterien" für die beiden Schienen des Opamps zu bauen

---- Entwerfen Sie den Boden mit Schlitzen usw., um den Müll vom Opamp fernzuhalten.

#4
+1
Jimbo
2019-02-25 17:43:25 UTC
view on stackexchange narkive permalink

Dies ist eine gute Frage und ein Beispiel für einen Design-Kompromiss.

Was wäre das RTO-Rauschen (bezogen auf den Ausgang), wenn die beiden Widerstände des Rückkopplungsnetzwerks 1 kOhm wären?Es wäre ungefähr 5,6 nV / rtHz und wird von diesen Widerständen dominiert

Überlegen Sie, was passieren würde, wenn Sie die 26,1-Ohm-Widerstände aus dem Datenblatt in 2,6-Ohm- oder 261-Ohm-Widerstände verwandeln würden?Welche Auswirkungen hat das auf die Schaltung?Bei 2,6 Ohm wäre Ihre Verzerrung sowie Ihr Signalschwung schlechter, während Ihr Rauschen um Bruchteile von dB besser wäre.Bei 261 Ohm wäre Ihre Verzerrung besser, möglicherweise Ihr Schwung (abhängig von der Versorgung, siehe Abb. 5), aber Ihr Rauschen wäre schlechter.

Ich habe dies in meiner LTSpice-Version nicht als Komponente gesehen, aber dies wäre eine interessante Simulationsübung.Oder wenn Sie ein volles Labor hatten, packen Sie es ein und messen Sie die Rauschzahl und Verzerrung für die beiden Fälle.

#5
  0
Audioguru
2019-02-23 07:16:58 UTC
view on stackexchange narkive permalink

Ein Diagramm im Datenblatt des Operationsverstärkers zeigt, dass es mit einem Ausgangsspannungshub von nur plus und minus 2 V in die 26,1-Ohm-Widerstände übergeht, was möglicherweise nicht ausreicht.

In der Grafik ist die Nennleistung jedoch auf etwa 20 Ohm gesunken, mit einer schwachen Leistung, wie Sie angegeben haben.Es ist Sache des Konstrukteurs, die Last nach Möglichkeit über 50 Ohm zu halten.Bei 200 Ohm Lasten erhalten Sie vollen Ausgangshub.
Vielen Dank für einen intelligenten Kommentar.Verwenden Sie in Zukunft bitte den Kommentarbereich, wenn Sie einen intelligenten Kommentar abgeben möchten.Ich glaube, Sie haben genug Ruf, um dies zu tun.Wir versuchen, den Antwortbereich für Antworten auf die Frage zu reservieren.


Diese Fragen und Antworten wurden automatisch aus der englischen Sprache übersetzt.Der ursprüngliche Inhalt ist auf stackexchange verfügbar. Wir danken ihm für die cc by-sa 4.0-Lizenz, unter der er vertrieben wird.
Loading...