跟风做个ADA4522-4噪声前置放大器

archwang

别的不多说，跟随lymex的脚步前进。
正好手头有ADA4522-4的样片，四路80dB放大（100k/10 ohm），之后运放求和（0db/20dB增益可选）。
接下来用TI Slau522的滤波器拓扑，RC值重新计算。第一级0.1Hz HPF，20dB增益，Q=1，以补偿输入级RC的0.1Hz -3dB响应。之后是普通的10Hz 4阶巴特沃斯LPF，增益0dB。Slau522中大量使用OPA827，它的Inoise极低，这对于元件阻抗普遍较高的0.1Hz滤波器尤为重要。这里由于成本原因，用OPA2134代替。
输入电容是随便找来的杂牌4700uF/35V，实测值3800uF（真坑啊）。保护电路使用两个FET对地箝位，限流电阻91 Ohm，实测对于12V锂电池直接充电有效可靠。
下面是装置图及测试图：

正面

正面，从左到右依次为输入RC，保护电路，ADA4522-4放大级，求和（跳线选择增益）/HPF，LPF。

背面

背面。滤波电容（其实这个真没啥作用），防反二极管。这版的地分割不是太好，应该在每级之间切断，星形接地。

装盒

依旧没有BNC，随便装个茶叶盒。这盒子对电磁干扰就像纸糊的一样，旁边一个线性电源的继电器动作就会使输出跳变20倍本底以上。它的作用其实是防风。输入端用电池扣短接，以测试本底噪声。

输入短接本底噪声（50s）约60nVpp（总增益设定为100dB，下同）

白天拍摄屏幕不太清晰，所以之后的实验都在晚间进行。

晚间电磁干扰加重，本底水平上升，但仍小于65nVpp。


此图是电容充放电过程ADA4522饱和时的系统噪声，反映了滤波器/示波器系统的噪声本底水平。可见30nVpp以上的噪声尖峰，这对于60nVpp的测量会造成显著的影响，需酌情扣除。

输入开路时的噪声，包含了输入电阻的热噪声，约100nVpp。

测量9V碱性电池。可见明显的类似于1/f噪声的成分，有可能就是AN124中所提到的电容漏电流噪声。

最后感谢Analog无私提供样片支持！

（完）

3458A

都有新作品了

puff

你们都好快。。。

puff

板子难道是刀刻的？ 牛！！

songjiao

4个并联的威力真大，都降到60个nV的噪声了！
绿色荧光屏效果真是漂亮

simon51

牛人，问下从图上怎么看出来1/f噪声？

archwang

puff 发表于 2016-6-13 23:15
板子难道是刀刻的？ 牛！！

只有背面的电源轨和地是刻的
然而手工过孔还是很麻烦

archwang

simon51 发表于 2016-6-14 09:35
牛人，问下从图上怎么看出来1/f噪声？

maithon

学习了，

puff

archwang 发表于 2016-6-14 14:35
只有背面的电源轨和地是刻的
然而手工过孔还是很麻烦

很强悍了。。

我还在苦苦的等茂泽送货中。。。

lymex

真不错，这么低的噪声，达到理论值了。
没有再次测量一下2DW23x？

archwang

lymex 发表于 2016-6-15 07:40
真不错，这么低的噪声，达到理论值了。
没有再次测量一下2DW23x？

回lymex前辈：
    2DW232～234又测了一些，Iz=5mA，从11-3批次到15-4批次，普遍都能达到300nVpp以下（50s），但也存在5%～10%噪声明显超过此标准的“坏”元件。特别是13-2批次的2DW234，超标的占40%左右。我最初试验的正是此批样品，所以只保守地报告～500nVpp。

longshort

2DW234要在Iz=10mA下或再大一些测试，小电流下噪声较高。市售的234在10mA下的零温度点普遍超过60摄氏度。

lymex

13-2批次的2DW234我只测试了4只的噪声，都不错。我是用的6mA的测试电流，但需要用餐巾纸多层缠绕防风，这样就可以降低低频和超低频抖动，反映稳压管实际实际噪声情况。防风可以降低短期温漂，更可以降低管脚接触的热电动势的变化，那种可伐合金与铜的EMF很厉害的。

另外，13-2批次的234我还测试了10多个常温下（25度左右）0温漂电流，大多都是6mA到11mA之间，个别>15mA。

archwang

longshort 发表于 2016-6-15 12:39
2DW234要在Iz=10mA下或再大一些测试，小电流下噪声较高。市售的234在10mA下的零温度点普遍超过60摄氏度。

我之前的实验是用Iz=5mA做的，当时报告的保守结果是0.53uVpp。
lymex的试验Iz=5.7mA，他问我最新测量结果，以便和我的老数据以及他的新数据做比较，我当然要用相似的测试条件。
至于为什么是5mA，很简单：当时根据某厂数据表https://bbs.38hot.net/forum.php?mod=redirect&goto=findpost&ptid=24517&pid=264698&fromuid=33772，热阻625K/W，如果Iz设定10mA，耗散约62mW，管芯温升约40摄氏度。如果再按照您的建议在环境温度60摄氏度以上工作，管芯温度将超过100摄氏度。
我想这里没有一个人希望把LTZ1000的管芯温度设定成这样吧……

archwang

lymex 发表于 2016-6-15 13:14
13-2批次的2DW234我只测试了4只的噪声，都不错。我是用的6mA的测试电流，但需要用餐巾纸多层缠绕防风，这样 ...

我的测试都是把待测元件和供电（如果与系统不共电）放在防风盒内，似乎没有看到严重的超低频抖动。
最新的测试是用了普通的2.54圆孔插座插接元件，依然表现为一部分元件噪声明显偏大，且结果可以良好复现。可能是我的这批元件来源不好吧。
另外一个有意思的事情：正接反接对于特定元件的噪声水平几乎没有影响，“坏”的怎么测都差，用第三脚分别测两个Zener也都差，看起来有可能是污染的缘故吧。
图来了：


“正常”的2DW234


“坏”的2DW234正接


“坏”的反接


“坏”的一侧Zener


“坏”的另一侧Zener

longshort

archwang 发表于 2016-6-15 13:24
我之前的实验是用Iz=5mA做的，当时报告的保守结果是0.53uVpp。
lymex的试验Iz=5.7mA，他问我最新测量结 ...

您怎么会认为我建议您在环境温度60摄氏度以上做实验？我只不过告诉您我的结果而已。2DW234不适合小电流恒温使用，主要用于直接稳压的环节中。

archwang

longshort 发表于 2016-6-15 14:31
您怎么会认为我建议您在环境温度60摄氏度以上做实验？我只不过告诉您我的结果而已。2DW234不适合小电流恒 ...

2DW234要在Iz=10mA下或再大一些测试，小电流下噪声较高。市售的234在10mA下的零温度点普遍超过60摄氏度。

这样啊……恕我愚钝，向您致歉。

不过我还是没有理解您原回复的意义所在：
您教我用Iz=10mA测试，又告诉我此条件下应该在壳温60摄氏度以上获得零温度系数。那么我即便在10mA下得到了不错的噪声数据（lymex早已经演示过了大电流下更好的噪声性能，我当然知道10mA更好），这对于制造更安静的基准源也毫无裨益，原因已述：60度壳温/100度结温非我所愿。

那么，什么是更好的选择？
许多文献里都说过，2DW7/23x系列的零温度系数点与Iz正相关。这符合我的初步测试结果。如果10mA对应壳温60摄氏度，适当降低Iz，自热下降，同时零温度系数点（壳温）也更接近室温。唯一的缺陷是噪声可能从200nV上升到300nV，这对于以往7转10运放（暂且除去ADA4522这些新锐不谈）的噪声水平来说已经不是什么问题了。
另外，文献里也说过，2DW7/23x系列的零温度系数点与每个器件的Vz负相关。这也符合我的初步测试。我建议大家多关注Vz与温度及Iz之间的关系，测量Vz对于初步筛选元件是非常方便的。

puff

楼主发的图片里，示波器时间是设的多少ms每div？看不懂这种模拟示波器

simon51

puff 发表于 2016-7-18 20:16
楼主发的图片里，示波器时间是设的多少ms每div？看不懂这种模拟示波器

看图是5s/div，滚动模式

puff

simon51 发表于 2016-7-18 20:23
看图是5s/div，滚动模式

谢谢了啊。。

wjk3722

点个赞  回头也学着仿制

y_u_a_n_l_a_i

屏蔽盒子一定要全密封，并良好接地，否则还不如不要，换成塑料的，因为它会变成一个电磁波‘凹镜’，拍拍手都能变。