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楼主: 04102

[制作] 瞎DIY低频噪声放大器&四LM399均压基准噪声的瞎测 - 2014-12-13 更新放大器频响

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发表于 2014-12-7 11:43:52 | 显示全部楼层
連接到基準等的時候1meg電阻噪聲,將會和輸入電容容抗"分壓".顯然來源通常是低阻的.
倒是兩個10k電阻噪聲沒考慮
vpp噪聲相加同樣遵循平方和再平方根
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发表于 2014-12-7 14:08:48 | 显示全部楼层
本帖最后由 qqwintian 于 2014-12-7 14:14 编辑

问题是,你的设计带宽是多少?这个竟然没有看出来?
看波特图是0.1~10Hz?

这个我也在做,我的设计目标是也是0.1~10Hz,噪声在1nV/sqrtHz以下,无粉红噪声。这样这个区域内的噪声是20nVpp左右
前段时间光仿真了,然后就去做了别的事情~
做了分段滤波器,看样子最高带宽200MHz~哪天回头接着做,把它实现
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发表于 2014-12-7 14:58:57 | 显示全部楼层

有个问题没看明白:
为什么测试系统性能的时候示波器用直流耦合,而测试基准的时候都用交流耦合呢?
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发表于 2014-12-7 15:11:48 | 显示全部楼层
发烧级玩家,是我这个维修匠学习的榜样.
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发表于 2014-12-7 18:00:44 | 显示全部楼层
哇,有时间,不错!
楼主你知道怎么做一个高压探头么?虽然示波器自带的探头可以测试300V的高压,但是对于探头还是不好的,如果能做一个高压探头的话就能保护原来的探头了。
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 楼主| 发表于 2014-12-7 19:03:06 | 显示全部楼层
本帖最后由 04102 于 2014-12-7 19:04 编辑
thy888 发表于 2014-12-7 08:59
楼主应该先做1000倍放大的,方便用你的信号源进行系统增益标定。了解系统的准确度

唐老师您好,感谢您提出的宝贵意见,今天下午尝试做了放大倍数校准的试验。

首先是野路子,对信号进行衰减,-40db,好在频率很低,所以问题应该不大。
千分之一、25ppm/℃贴片,万用板焊接,裹热缩管、屏蔽,接地,再热缩管包起来:
野-信号衰减100倍-1.jpg

野-信号衰减100倍-2.jpg

野-信号衰减100倍-3.jpg

接下来是对这个-40db野衰减器进行测试:
1V → 10mV:
野-信号衰减100倍测试1V.jpg

-1V → -10mV:
野-信号衰减100倍测试-1V.jpg

10V → 100mV:
野-信号衰减100倍测试10V.jpg

-10V → -100mV:
野-信号衰减100倍测试-10V.jpg

DC信号下,1‰精度是有的,下来走一下波形:
方波10Vpp → 100mV , 1MHz:
野-信号衰减100倍测试-方波10Vpp 1MHz.jpg
示波器显示103mVpp avg

正弦10Vpp → 100mV , 1MHz:
野-信号衰减100倍测试-正弦波10Vpp 1MHz.jpg
示波器显示101mVpp avg

源的输出精度2%、示波器垂直精度3%,野衰减器看起来效果还行。

下面用这个野衰减器对放大器的倍数进行校正。
先用源给一5Hz 500μVpp(衰减后)正弦,放大80db,在示波器上读数:
信号源5Hz 500μVpp正弦放大80db倍数未校正.jpg
4.26Vpp avg,实际是78.59db,仿真在5Hz为79.6db,可能是器件的误差造成。

焊电位器上去吧:
增加电位器调整放大倍数.jpg

调整后,再进行测试:
信号源1Hz 500μVpp正弦放大80db倍数校正后:
信号源1Hz 500μVpp正弦放大80db倍数校正后.jpg
avg 4.98Vpp,9960x

信号源2.5Hz 500μVpp正弦放大80db倍数校正后:
信号源2.5Hz 500μVpp正弦放大80db倍数校正后.jpg
avg 4.99Vpp 9980x

信号源5Hz 500μVpp正弦放大80db倍数校正后:
信号源5Hz 500μVpp正弦放大80db倍数校正后.jpg
avg 4.97Vpp 9940x

信号源7.5Hz 500μVpp正弦放大80db倍数校正后:
信号源7.5Hz 500μVpp正弦放大80db倍数校正后.jpg
avg 4.79Vpp 9580x

信号源10Hz 500μVpp正弦放大80db倍数校正后:
信号源10Hz 500μVpp正弦放大80db倍数校正后.jpg
avg 4.61Vpp 9220x

调整放大倍数后,可以明显看到电路频响的缺陷,放大倍数明显降。
再来测昨晚测的4xLM399基准的噪声:
4xLM399均压基准噪声x80db倍数校准后.png
37.2mVpp,比昨晚大了那么一点点。
写到这里貌似差不多要结束了。

最后,在这过程中观察到了工频噪声,在排查了线、悬空输入端、屏蔽不严等等情况后,确定为信号源自身的工频噪声。
给大家看看信号源输出的工频噪声:)
信号源2Hz 50μVpp正弦放大80db倍数未校正.png
信号源输出2Hz正弦50μVpp(衰减后),放大80db倍数未校正,波形如上图
输出信号幅值低的时候,它自己工频噪声的影响就非常明显,输出信号幅值大了,这个噪声也就被盖住了。

信号源50μVpp正弦放大80db - 工频噪声细节.png
放大看看细节,2格,200mVpp,这是在倍数只放大倍数未校正时候测的,又是50Hz,按仿真的4000倍回推,为50μVpp
信号源5Hz 500μVpp正弦放大80db倍数未校正.png
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 楼主| 发表于 2014-12-7 19:12:55 | 显示全部楼层
本帖最后由 04102 于 2014-12-7 19:35 编辑
kixz 发表于 2014-12-7 11:43
連接到基準等的時候1meg電阻噪聲,將會和輸入電容容抗"分壓".顯然來源通常是低阻的.
倒是兩個10k電阻噪聲 ...

电容拼起来之后用手持简易电桥进行了测试,10kHz下有9点几μF,ESR在0.2Ω以下,可以认为很适合做这个
两只10k电阻的噪声会被1M的噪声完全淹没:)

感谢分享计算细节!
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 楼主| 发表于 2014-12-7 19:13:29 | 显示全部楼层
本帖最后由 04102 于 2014-12-7 20:00 编辑
qqwintian 发表于 2014-12-7 14:08
问题是,你的设计带宽是多少?这个竟然没有看出来?
看波特图是0.1~10Hz?

我的目标是0.1~10Hz没错
期待您的DIY~~~~~:)
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 楼主| 发表于 2014-12-7 19:26:54 | 显示全部楼层
本帖最后由 04102 于 2014-12-7 21:10 编辑
tjsheep 发表于 2014-12-7 14:38
、那么问题来了,低噪声运放哪家强?

AD797在0.1~10Hz下典型50nVp-p电压输入噪声,电流噪声2pA/√Hz,折到1MΩ上,为63.2μVp-p
LT1028在0.1~10Hz下最大75nVp-p电压输入噪声,电流噪声12pA/√Hz,折到1MΩ上,为379μVp-p
OPA627在0.1~10Hz下最大0.8μVp-p电压输入噪声,电流噪声48fAp-p,折到1MΩ上,为48nVp-p
以这样看来,在这样的电路下,用OPA627是合适的。

LTC6655规格书中的那个噪声测量电路要厉害得多得多,但是小弟还没有精力/能力仔细分析那个。
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 楼主| 发表于 2014-12-7 19:27:58 | 显示全部楼层
本帖最后由 04102 于 2014-12-7 19:54 编辑
archwang 发表于 2014-12-7 14:58
有个问题没看明白:
为什么测试系统性能的时候示波器用直流耦合,而测试基准的时候都用交流耦合呢?


因为示波器无法在如此低频下正常耦合:)
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