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

kixz

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

qqwintian

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

archwang

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？

散淡

发烧级玩家,是我这个维修匠学习的榜样.

pcbboy1991

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。

04102

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：






接下来是对这个-40db野衰减器进行测试：
1V → 10mV：


-1V → -10mV：


10V → 100mV：


-10V → -100mV：


DC信号下，1‰精度是有的，下来走一下波形：
方波10Vpp → 100mV ， 1MHz：

示波器显示103mVpp avg

正弦10Vpp → 100mV ， 1MHz：

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：

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：


调整后，再进行测试：
信号源1Hz 500μVpp正弦放大80db倍数校正后：

avg 4.98Vpp，9960x

信号源2.5Hz 500μVpp正弦放大80db倍数校正后：

avg 4.99Vpp 9980x

信号源5Hz 500μVpp正弦放大80db倍数校正后：

avg 4.97Vpp 9940x

信号源7.5Hz 500μVpp正弦放大80db倍数校正后：

avg 4.79Vpp 9580x

信号源10Hz 500μVpp正弦放大80db倍数校正后：

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：

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。


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

04102

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！

04102

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~~~~~：）

04102

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。

04102

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：）