Помощь - Поиск - Пользователи - Календарь
Полная версия этой страницы: ИОН с малым уровнем шума на OPA350
Форум разработчиков электроники ELECTRONIX.ru > Сайт и форум > В помощь начинающему > Схемотехника
Страницы: 1, 2, 3
Herz
Цитата(тау @ Sep 17 2009, 12:04) *
Конечно, таких входных пульсаций с опоры вроде бы не предполагается. А смысл их проверять есть в том, чтобы убедиться в недостаточной устойчивости такого включения ОУ. Эта неустойчивость провоцирует усиление шума как самого ОУ , так и с опоры, в указанной полосе (не инфранизкой, а там где усиление в открытой петле пересекает 0дБ при малом запасе фазы). Усиление шума в закрытой петле при этом резко возрастает на этих частотах. Пассивными элементами вроде бы хотим "задавить" шум, а некоторые, не будем указывать пальцем, активные элементы этому сильно мешают.
Ждем-с
возмущать что вход, что выход - эквивалентно. "Дерните" выход на тех же 10 мВ например , разряженным конденсатором соответствующей емкости (120мкф *0.01V /2.5V = 0.47мкФ) , и получится тот-же самый переходной процесс успокоения.

Да не согласен я. Дело ведь не в неустойчивости вообще, при каких-то условиях, на какой-то частоте... Понятно, что "дёрнув" выход конденсатором "соответствующей" ёмкости, можно получить эквивалентное возмущение на входе. Но зачем? То, что Вы продемонстрировали и то, что предлагаете, неактуально для данной схемы вообще. Важно, что она работает как надо, как говорят "здесь и сейчас" rolleyes.gif , то есть в реальных условиях. А в реальных условиях - на входе пассивный фильтр с большой постоянной времени, с низким импедансом, который препятствует возникновению сколько-нибудь существенных наводок; на выходе - огромная буферная ёмкость, которая значительно ниверирует влияние импульсной нагрузки. Не любой, конечно, но той реальной, для которой эта схема и предлагалась - входа опоры АЦП. Так зачем её мучить за пределами разумного? И насчёт усиления шума у меня те же соображения...
тау
"Мучить за пределами разумного" - для того чтобы просто увидеть процесс простым осциллографом.

Цитата(Herz @ Sep 18 2009, 13:11) *
Да не согласен я. Дело ведь не в неустойчивости вообще, при каких-то условиях, на какой-то частоте... Понятно, что "дёрнув" выход конденсатором "соответствующей" ёмкости, можно получить эквивалентное возмущение на входе. Но зачем?

Мне ранее показалось что Вам интересно проверить "волшебные свойства устойчивости" именно этой микросхемы при работе на огромную емкостную нагрузку.
Вы имеете полное право ничего не делать. Не хотите - и не нужно.


Цитата(Herz @ Sep 12 2009, 01:16) *
Если наши предположения о стабильности выхода (боюсь неточностей в формулировках) за счёт внутренних осцилляций верны, предлагаю поставить в разрыв питания ОУ небольшой резистор и понаблюдать за установлением потребляемого тока по включению и "в процессе"... Как думаете, получим полезную информацию?

sad.gif
Herz
Цитата(тау @ Sep 18 2009, 12:56) *
"Мучить за пределами разумного" - для того чтобы просто увидеть процесс простым осциллографом.

Мне ранее показалось что Вам интересно проверить "волшебные свойства устойчивости" именно этой микросхемы при работе на огромную емкостную нагрузку.
Вы имеете полное право ничего не делать. Не хотите - и не нужно.

sad.gif

Я не отказываюсь. Просто, ИМХО, Ваш опыт уже показал, что осцилляции внутри ОУ живут недолго, сравнительно недолго после окончания переходного процесса и в "стационарном" состоянии, несмотря на огромную емкостную нагрузку, их нет или они мизерны. Что не было очевидным. Конечно, их можно добиться искусственно - кто ж спорит?
Designer56
Я тоже попробовал сделать модель этой схемы, исходя из особенностей схемотехники ОУ. Разумеется- очень упрощенную.
Моделирование выполнялось, исходя из предположения идентичности выходных каскадов OPA350 и
OPA365. И, соответственно, частотной коррекции- в выходном каскаде, основанной на эффекте Миллера.
Собственно, её, коррекцию, больше вставить некуда. Крутизна характеристик управляемых источников
тока выбрана несколько вольно- исходя из типичного значения тока КЗ выхода 50 мА в предположении,
что транзисторы в таком режиме возбуждаются полным размахом выходного напряжения- 5 В.
Конденсатор коррекции подобран так, чтобы АЧХ модели была идентична АЧХ производителя. Диоды
предназначены для "мягкого" ограничения выходного напряжения. Питание двуполярное, +- 2,5В, что
при заземленном неинвертирующем входе схемы эквивалентно подключению ко входу +2,5 В в
однополярном режиме питания. Выход дергается током +- 1 мА для лучшей наглядности результатов.
Все при том, что ОУ нагружается на 1 кОм- как рекомендовано производителем для измерения
характеристик прибора. При меньших нагрузках все гораздо хуже.
Анализ АЧХ разомкнутой схемы показывает, что доминирующий полюс, образованный емкостью
коррекции при нагружении схемы на емкость смещается верх по частотной оси, а второй полюс,
образованный емкостью нагрузки и вых. сопротивлением (1кОм в данном случае)- смещается вниз и
становится, при нагрузке 100 мкФ доминирующим. Конечно, лучше бы знать, как на самом деле в этом ОУ устроена коррекция.
Tanya
Цитата(тау @ Sep 18 2009, 14:56) *
"Мучить за пределами разумного" - для того чтобы просто увидеть процесс простым осциллографом.

Мое (возможно, неправильное) представление о работе схемы основано на предположении, что нелинейность (внутренние ограничения по току, скорости нарастания и др.) становится существенной уже при очень малых шумах на входе. И это играет ключевую роль.
Поэтому, увидев, что модель от TI выдает амперные токи, бросила это дело. Исследовать неадекватную модель... Зачем время тратить?
А вот реальные измерения могли бы пролить свет.
Так мне кажется.
А что скажет Herz? У него, вроде, карты уже в руках...
тау
Tanya, как показывает моделирование в 2-х разных пакетах, процессы происходят в малосигнальной области ,без ограничения тока и без ограничения по скорости нарастания. Конечно, реальные измерения добавили бы смысла и ясности в этих наших рассуждениях, и позволили бы сделать окончательный вывод. А вывод такой , если моделирование не врет, то шумы по неправильной схеме из аппноутов TI усиливаются операционником, хотя и не приводят к постоянным осцилляциям с ограничениями. Но проявление шумов следут ожидать на выходе (120мкф ) в области килогерц- десятков килогерц, где фильтрация по выходу окажется недостаточной, гораздо хуже единиц ppm.

На рисунках моделирование шума ОУ приведенного ко входу с плотностью 5nv/sqrt(Hz) на выходных конденсаторах. При условии что ESR= 2 и 5 миллиОм для 100 и 20 мкф соответственно и Rout =100 Ом (у Дизайнера цифры могут немного отличаться с учетом его 1кОм)
Конечно осциллографом такие шумы заметить ,имхо, невероятно. Поэтому их присутствие можно оценить только на основании аналогии переходных процессов. Есть аналогия - есть и соответствующие шумы . Тема как раз про это ("начинающим" очень интересно читать).
Tanya
Цитата(тау @ Sep 19 2009, 17:18) *
Tanya, .
..........................
. Тема как раз про это.

Все это я понимаю. Меня интересует вопрос - такая схема только буфер, или фильтрует шум непонятным нам (мне, только мне!) способом, вследствие особенностей внутреннего строения этого ОУ.
Или с резистором на выходе (классическая схема) будет лучше.
Проверить можно на реальном изделии, подавая искусственные шумы (сигнал), как Вы правильно заметили. Если нет нелинейность, то это будет видно. Мне так кажется.
Недоумеваю - неужто нужно было инженерам из TI резистор экономить...
Designer56
Давайте усложним схему. Введем ограничение в первом каскаде по току, а хначит- и по скорости нарастания. Если ток потребления всего ОУ- 5 мА, я опять- таки вольно даю на вх. каскад половину- 2,5 мА. Слишком маленьким ток вх. каскажа быть не может- иначе КМОП ОУ сильно бы шумел. Ток выходного какада ограничен за счет ограничения по напряжению на его входе. Плюс дополнительно на вход подадим сигнал, имитирующий шум. В Оркаде, к сожалению, шумы считаются только в малосигнальном режиме, посмотреть их на переходном процессе нельзя. Поэтому я подал на вход 6мкВ 1 МГц. Картина мало отличается, хотя "шум" 1МГц просматривается на выходе.
тау
Цитата(Tanya @ Sep 19 2009, 17:34) *
...Меня интересует вопрос - такая схема только буфер, или фильтрует шум непонятным нам (мне, только мне!) способом, вследствие особенностей внутреннего строения этого ОУ.

Буфер служит буфером только в схемах , не охваченных обратной связью. В противном случае буфер уже является фильтром. Вспомните саллена-кея фильтр, там внутри буфер с К=1.

На приведенном рисунке фильтр, где идеальный ОУ с бесконечной собственной полосой по схеме буфера с К=1. Обладает существенными фильтрующими качествами благодаря ограниченной ПОС.

В случае схемы HERZ-a ограниченная ПОС образуется за счет двух полюсов передаточной функции (один в ОУ, другой снаружи) . ПОС в обсуждаемой схем ограниченаая е, лишь благодаря крохотному запасу по фазе, предотвращающем генерацию. Но малость этого запаса определяет и высокий коэффициент передачи , который поначалу не бросается в глаза и "на пальцевых" расчетах не должен был бы усиливать шум.
Designer56
Цитата(Tanya @ Sep 19 2009, 19:34) *
Если нет нелинейность, то это будет видно. Мне так кажется.

Это что Вы имели ввиду, или в виду? Примите, кстаити и Вы искренние поздравления с Вашим повышением статуса...

Цитата(тау @ Sep 19 2009, 20:14) *
Буфер служит буфером только в схемах , не охваченных обратной связью. В противном случае буфер уже является фильтром. Вспомните саллена-кея фильтр, там внутри буфер с К=1.

На приведенном рисунке фильтр, где идеальный ОУ с бесконечной собственной полосой по схеме буфера с К=1. Обладает существенными фильтрующими качествами благодаря ограниченной ПОС.

В случае схемы HERZ-a ограниченная ПОС образуется за счет двух полюсов передаточной функции (один в ОУ, другой снаружи) . ПОС в обсуждаемой схем ограниченаая е, лишь благодаря крохотному запасу по фазе, предотвращающем генерацию. Но малость этого запаса определяет и высокий коэффициент передачи , который поначалу не бросается в глаза и "на пальцевых" расчетах не должен был бы усиливать шум.

рассматриваемая нами схема вообще бы генерировала постоянно, если бы каскад усиления напряжения был отделен от выхода буфером.
Tanya
Цитата(Designer56 @ Sep 19 2009, 18:15) *
Это что Вы имели ввиду, или в виду?

Ввиду того, что мне кажется, что Вы понимаете, что я имела в виду, Ваш вопрос меня удивляет.
А имела я в виду то, что меня интересует, - вызывают ли малые шумы "нелинейность", которая убивает тот звон, который Вы мне показываете, и который я сама вижу при моделировании. Вот те нарастающие колебания, которые тау долго ждал, у меня убивались очень малым входным сигналом на более высокой частоте. При введении нелинейности... А в Вашей модели этого не происходит... Звон на десятках килогерц живет...
Designer56
Равно как и Вы не перестаете удивлять... Это религия такая?
тау
Цитата(Designer56 @ Sep 19 2009, 18:21) *
рассматриваемая нами схема вообще бы генерировала постоянно, если бы каскад усиления напряжения был отделен от выхода буфером.

Нет, в присутствии ESR конденсаторов не загенерировала бы .

Цитата(Tanya @ Sep 19 2009, 18:21) *
Вот те нарастающие колебания, которые тау долго ждал, у меня убивались очень малым входным сигналом на более высокой частоте.
У меня они не убивались шумом потому, что я не воодил ESR в конденсаторы, система была совершенно неустойчивой , а я еще задвинул симулятору считать нановольты и фемтоамперы при очень мелком шаге по времени и очень маленькой ошибке RELTOL. Для объективности.
Designer56
Кстати, что из себя представляет АЦП, к которому подключен этот ИОН, как нагрузка? Не 1 кОм же...

Цитата(тау @ Sep 19 2009, 20:42) *
Нет, в присутствии ESR конденсаторов не загенерировала бы .

А я думаю, что загенерировала бы. По моим АЧХ получается, что емкость (большая), подключенная к каскаду коррекции- к выходному, то есть, сама становится корректирующей в смысле того, что создает полюс на частоте, гораздо более низкой чем родной. И к тому же, убивая усиление на ВЧ она же подавляет эффект Миллера, тем самым сдвиная родной полюс вверх. Отсюда и некоторая "устойчивость" схемы. Если отделить каскад коррекции буфером, то полюсы будут независимы...Дальше- понятно.
Tanya
Цитата(Designer56 @ Sep 19 2009, 18:42) *
Кстати, что из себя представляет АЦП, к которому подключен этот ИОН, как нагрузка? Не 1 кОм же...


DAC1220 - это ЦАП с сигма-дельта...
В первом варианте оценочной платы была другая схема. Через несколько лет появилась обсуждаемая.
Designer56
тогда разработчикам, наверное, не важно было наличие слабых колебаний на выходе...Это не аудио схема, случайно? Там точно вакханалия в наст. время.

Цитата(Tanya @ Sep 19 2009, 20:21) *
Ввиду того, что мне кажется, что Вы понимаете, что я имела в виду, Ваш вопрос меня удивляет.

Нет,я не это имел....не будем дальше. А вот это:
Цитата
Если нет нелинейность,

как там было? "...без права на ошибку...."
Tanya
Цитата(Designer56 @ Sep 19 2009, 18:54) *
тогда разработчикам, наверное, не важно было наличие слабых колебаний на выходе...Это не аудио схема, случайно? Там точно вакханалия в наст. время.


Нет,я не это имел....не будем дальше. А вот это:
как там было? "...без права на ошибку...."


Нет не аудио. ЦАП работает на 2.5 МГц. Шумы ему не нужны никак.
А мне было на них плевать по причине большой инерционности управляемого устройства. И не было 5 вольт лишних для такого ОУ. Эту часть не воспроизводила. Только подивилась. Мне важнее температурная стабильность, поэтому ОУ другой - не помню, какой уже. И схема другая. Не такая экономная.
Схему скачивала для слизывания фрагментов печатной платы, которая там есть.
Designer56
То есть это у него сигнал генерируется 2,5 МГЦ, или это цап нефильтрованные выборки дает с такой частотой, а полезный сигнал по частоте ниже?
Tanya
Цитата(Designer56 @ Sep 19 2009, 19:03) *
То есть это у него сигнал генерируется 2,5 МГЦ, или это цап нефильтрованные выборки дает с такой частотой, а полезный сигнал по частоте ниже?

Естественно, там выходной фильтр. Сложный. Управляемый. Три, кажется, режима. Два конденсатора. Сами считайте - 2^20. Как-то импульсы внутри равномерно размазываются... А может, еще хитрее... Там при небольших изменениях кода быстрое установление...
Designer56
А частота выдачи самого ЦАП до фильтра какова?
Для просмотра полной версии этой страницы, пожалуйста, пройдите по ссылке.
Invision Power Board © 2001-2025 Invision Power Services, Inc.