Cadence, про параметры операционного усилителя Опции

[mmc]

Доброго всем времени суток, моделировал тут недавно операционный усилитель в Cadence. основные параметры более менее понятно как моделировать какие тест бенчи нужны тоже ясно.
есть вопрос по поводу шумов в ОУ, в даташитах заморских пишут Low Noise: 9.5 nV/√Hz @ 1 kHz
либо так:
Voltage Noise Density; en; f = 1 kHz; 9.5 nV/√Hz;
что это за параметр? (плотность шумового напряжения в зависимости от частоты сигнала на входе?)
как его промоделировать?

[Losik]

Voltage Noise Density; en; f = 1 kHz; 9.5 nV/√Hz; Я не большой специалист в области шумов, поэтому могу ошибаться 9.5 nV/√Hz это спектральная плотность шума на частоте f = 1 kHz; Если смотреть на график спектральной плотности входного шума усилителя, там есть две четко выделенных области, область с наклоном 1/f (фликер шум) и область постоянного значения спектральной мощности). Почему указана именно эта точка, 1кГц. Я предполагаю, эта точка пересечения этих двух областей(или не обязательно точка пересечения, возможно это просто значение плотности шума в области где он не зависит от частоты). Это значение позволяет посчитать величину шума, когда усилитель используется в широкополосной области.
Для шума есть специальный тип анализа Noise. Как задать параметры можно найти в сети например по словосочетанию noise simulation in cadence amplifier. Просто подробно описать у меня сейчас нет времени, извините :-)

[Jurenja]

Вам для общего представления нужно почитать литературу по аналоговым схемам, особенно там где изложена методика расчета шумов. Тогда большинство вопросов отпадут сами собой.
У спектральной плотности шума есть зависимость от частоты и исторически сложилось приводить значение этого параметра для ОУ в начале даташита в при частоте 1 кГц. График зависимости спектральной плотности шума от частоты обычно тоже приводят, на финальных страничках.

[Tuvalu]

9.5 nV/√Hz - это Noise Density - "спектральная плотность приведённго ко входу напряжения шумов", другими словами, входное (т.е. независящее от Кус всей схемы) напряжение шумов в единичной полосе (в полосе 1Гц). Как им пользоваться? Зная полосу пропускания нашего девайса, умножаем корень из этой полосы на эти 9,5нВ. Например, корень из звуковой полосы 20Гц-20кГц=141. 9,5нВ*141=1,34 мкВ шума, приведённого ко входу. Теперь, сравнивая это значение с номинальным уровнем входного сигнала, легко высчитать максимально достижимое соотношение сигнал/шум. Например, микрофон имеет ном. уровень очень приблизительно 3мВ (зависит от типа, от расстояния до диктора/певца/инструмента и т.п.). 3мВ/1,34мкВ=2240=67дБ. Для дома сойдёт, для студии маловато. Ну, и.т.д. Это упрощённый прикидочный расчёт, т.к. не учитывается повышенный шум (фликкер-шум) для НЧ-диапазона. Хотя, для многих современных ОУ (особенно, биполярных) частота среза для этих шумов может находиться довольно низко - 10-100Гц, что даёт незначительную погрешность.

Подчеркну, что приведение шумов ко входу позволяет не заморачиваться с Кус схемы и сразу напрямую сравнивать напр. шумов с напряж. источника сигнала.

что это за параметр?...как его промоделировать?

Как промоделировать? Не совсем понятен вопрос. Ну, не знаю как в Cadence, а в разных других симуляторах в режиме АС-анализа выводится соответствующий график. Зная величину шума из даташита на Ваш ОУ, Вы можете оценить, насколько, например, цепи обвязки ухудшают потенциально достижимый минимум шумов. Или насколько сказывается на общем результате ток шума (второй важный шумовой параметр, см. даташиты) - протекая через импеданс источника, он создаёт на нём добавочное напряжение шума. Другое дело, что для многих ОУ нет адекватных в плане шумовых парарметров моделей.

Иногда в (старых японских) даташитах нормируют не Noise Density, а Equivalent Input Noise Voltage, выраженное в мкВ, в оговоренной полосе (обычно те же 20-20) и, например, с оговоренной коррекцией RIAA (корекция предусилителей для магнитных головок грамзаписи). Так проще, т.к. тут уже учтена "кривая" АЧХ схемы и, заодно, учтено влияние тока шума, протекающего через источник с оговоренным сопротивлением (обычно 1 кОм). См. дадашиты, например, на NJM4560, ВА15218. А для M5218 нормируются, также, вх. шумы и для плоской (Flat) АЧХ.

Сообщение отредактировал Tuvalu - Mar 20 2013, 23:45

[TiNat]

как его промоделировать?

В Cadence спектральная плотность напряжения шума моделируется с использованием noise анализа. В нем 1) задаете полосу частот в которой Вы хотите снять спектральную плотность (Sweep Variable->Frequency); 2) указываете выход (Output Noise, вкладка voltage, на схеме выбираете Positive Output Node и Negative Output Node); 3) указываете входной источник сигнала, по отношению к которому будет приведен шум (Input Noise, вкладка voltage, на схеме выбираете Input Voltage Source) 4) запускаете моделирование 5) для вывода результатов в ADE выбираете вкладку Results->Direct Plot->Main Form, галочка на Output Noise и V/sqrt(Hz) и жмем Plot.
Иногда требуется СКЗ напряжения выходного шума. Тогда необходима не спектральная плотность шума, а ее квадрат (V^2/Hz), после чего с использованием калькулятора и специальных функций необходимо квадрат спектральной плотностьи проинтегрировать в полосе частот (функция integ), и взять квадратный корень (функция sqrt).

Для характеристики возможностей аналоговых устройств обычно рассчитывают не выходной, а входной шум. Выходной шум почти ничего не говорит об изделии, а по уровню входного шума можно определить какой минимальный сигнал может обрабатывать устройство. Обычно считают, что входной сигнал должен превышать утроенное среднеквадратическое значение напряжения (или тока) шумов. Если наше устройство обрабатывает токи, то входной шум следует определять в среднеквадратическом значении тока шумов.