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高精度低噪声滤波电路设计

2022-06-06 08:01分类:电路图 阅读:

 

  TI 高精密设计方案是由TI 仿真模拟商品权威专家建立的仿真模拟解决方法。工作经验证的制定给予基础理论剖析、元器件型号选择、详细的印刷线路板(PCB)、可运用电源电路经检测过的特性。还探讨了达到可取代设计方案目的的电源电路改动。这一电源电路被制定为将低頻噪音(0.1Hz 至10Hz)变大至可由数字示波器轻轻松松精确测量的脉冲信号力度。它选用一个0.1Hz二阶的高通滤波器和一个10Hz四阶的带通滤波器来建立这种作用。0.1Hz至10Hz 噪音精确测量是放大仪数据信息指南中常用的重要主要参数。这一设计方案用以简单化0.1Hz 至10Hz 噪音精确测量,常见于不一样封装类型的运放电路。

 

  设计总结此设计方案需求以下:电源电压: /-15V 直流电,或 /-2.5V 直流电键入:噪音(nV) ,由放大仪明确确切的力度輸出:噪音(mV) ,大到能在数字示波器上读出总增益值:100dB,100,000V/V,过滤器增益值:40dB,100V/VTable 1中归纳了设计方案目的和特性。图例了此设计方案电源电路检测到过滤器的回应。

  原理:这一电源电路的效果是将低頻噪音变大至可被典型性数字示波器精确测量到的脉冲信号力度这一精确测量值是放大仪数据信息指南中的普遍重要主要参数。这种精确测量中选用的规范网络带宽为0.1Hz 至10Hz。许多高精密放大仪大约有参照于键入噪音为100nVpp量级的总噪音。这一电源电路的增益值将设计方案为促使輸出到数字示波器键入端数据信号在10mVpp 或较大的值。一定要注意,当立即用BNC接头联接时,许多数字示波器屏幕分辨率可做到1mV/格的表明精密度。此检测元器件(DUT) 处在功率放大运行状态,这时它是具体的噪音源,而联级滤波器电路内的噪音并不是很显著。这一联级过滤器的效果是因为具备低噪音、精准的过滤器截止频率和准确的增益值。低頻噪音规格型号一直以DUT等效电路的键入噪音为参照。数字示波器测出的噪音为10mVpp。根据用輸出噪音除于总增益值测算获得RTI噪音。在这个实例中,总收获为100,000 (10 x 1,000),因此 用輸出噪音除于总增益值获得RTI噪音(Vn-RTI = 10mV / 100,000 = 100nVpp)。

  中表明这一设计方案电源电路更完善的电路原理图。第一级是在检测元器件(DUT)。在这个元器件上装有扩展槽以达到不一样封裝电子元件的轻轻松松检测。追随DUT 的三个联级电源电路构成一个0.1Hz(二阶)至10Hz(四阶)滤波器。目地是将OPA827 上的低頻工作电压噪音变大至可由数字示波器非常容易读取的脉冲信号力度。0.1Hz 至10Hz 的网络带宽挑选是一个业内规范。

  

  第一级–DUT这一电源电路的用处是精确测量运放电路的高频噪音。第一级是大家期待检测的运放电路,被称作检测元器件(DUT)。如所显示,DUT 是一个功率放大(1000x)电源电路以保障其噪音是所有线路的首要噪音源,追随的后续放大器电路噪音可忽视。设定增益值的电容串联组成被挑选为最大限度地降低电阻器热噪声(Req = 100kΩ || 100Ω = 99.9Ω)。表明电阻器和热噪声中间的关联。在这个电源电路中,由等效电阻Req = 99.9Ω造成的噪音大概为1.1nV。

  第二级是一个增益值为10 的高通滤波器。德州仪器(TI) 企业的工具软件Filter-pro™ 可以用设计制作此种类过滤器。可挑选一个二阶的Butterworth,Sallen-Key,高通滤波器等过滤器采用较大平整力度的Butterworth 相频特性Sallen-Key 网络拓扑结构被应用,这主要是因为它造成大量有效的元器件值;换句话说,电容器和电阻器在可以用的范畴内,以采用成本低高精密元器件。

  第三级是增益值为10 的10Hz 带通滤波器。此过滤器为一个二阶Butterworth 多意见反馈高通滤波器。Butterworth 相频特性评为较大平整力度。多意见反馈网络拓扑结构被应用,这主要是因为它造成大量有效的元器件值;换句话说,电容器和电阻器在可以用的范畴内,以采用成本低高精密元器件。

  第四级是一个增益值为1 的10Hz 带通滤波器。它与第三级类似,可是增益值为1。第三级和第四级的总体目标是建立一个4th阶带通滤波器。此过滤器被制定为一个二阶,Butterworth,多意见反馈,高通滤波器。Butterworth 相频特性被制定为较大平整力度。多意见反馈网络拓扑结构被应用,这主要是因为它造成大量有效的元器件值;例如,电容器和电阻器可采用合理的变量值,以完成成本低高精密元器件型号选择。

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