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高精度低噪声滤波电路设计

  TI 高精度规划是由TI 模仿产品专家创立的模仿解决方案。经验证的规划供给理论剖析、器材选型、完好的印刷电路板(PCB)、可运用电路经测验过的功用。还评论了满足可代替规划方针的…

  TI 高精度规划是由TI 模仿产品专家创立的模仿解决方案。经验证的规划供给理论剖析、器材选型、完好的印刷电路板(PCB)、可运用电路经测验过的功用。还评论了满足可代替规划方针的电路修正。这个电路被规划为将低频噪声(0.1Hz 至10Hz)扩大至可由示波器轻松丈量的电平起伏。它选用一个0.1Hz二阶的高通滤波器和一个10Hz四阶的低通滤波器来完成这个功用。0.1Hz至10Hz 噪声丈量是扩大器数据手册中常见的要害参数。这个规划用于简化0.1Hz 至10Hz 噪声丈量,常用于不同封装类型的运算扩大器。

 

  规划总结此规划要求如下:电源电压:+/-15V 直流,或+/-2.5V 直流•输入:噪声(nV) ,由扩大器确认准确的起伏输出:噪声(mV) ,大到能在示波器上读出来•总增益:100dB,100,000V/V,滤波器增益:40dB,100V/VTable 1中总结了规划方针和功用。图示了此规划电路测验到滤波器的呼应。

  作业原理:这个电路的意图是将低频噪声扩大至可被典型示波器丈量到的电平起伏这个丈量值是扩大器数据手册中的常见要害参数。这些丈量中选用的规范带宽为0.1Hz 至10Hz。许多高精度扩大器大概有参阅于输入噪声为100nVpp数量级的总噪声。这个电路的增益将规划为使得输出到示波器输入端的信号在10mVpp 或更大的值。请注意,当直接用BNC接头衔接时,许多示波器分辨率可到达1mV/格的显现精度。此测验器材(DUT) 处于高增益作业状况,此刻它是首要的噪声源,而级联滤波器电路内的噪声不是很明显。这个级联滤波器的意图是为了具有低噪声、准确的滤波器截止频率和准确的增益。低频噪声规范总是以DUT等效的输入噪声为参阅。示波器测得的噪声为10mVpp。经过用输出噪声除以总增益核算得到RTI噪声。在这个示例中,总增益为100,000 (10 x 1,000),所以用输出噪声除以总增益得到RTI噪声(Vn-RTI = 10mV / 100,000 = 100nVpp)。

  中显现这个规划电路更完好的原理图。榜首级是在测验器材(DUT)。在这个器材上配有插槽以完成不同封装器材的轻松测验。跟从DUT 的三个级联电路组成一个0.1Hz(二阶)至10Hz(四阶)带通滤波器。意图是将OPA827 上的低频电压噪声扩大至可由示波器简单读出的电平起伏。0.1Hz 至10Hz 的带宽挑选是一个业界规范。

  

  榜首级–DUT这个电路的用处是丈量运算扩大器的低频噪声。榜首级是咱们期望测验的运算扩大器,被称为测验器材(DUT)。如所示,DUT 是一个高增益(1000x)电路以保证其噪声是整个电路的首要噪声源,跟从的后级运放电路噪声可疏忽。设置增益的并联电阻组合被挑选为最大极限地削减电阻热噪声(Req = 100kΩ || 100Ω = 99.9Ω)。显现电阻和热噪声之间的联系。在这个电路中,由等效电阻Req = 99.9Ω发生的噪声大约为1.1nV。

  第二级是一个增益为10 的高通滤波器。德州仪器(TI) 公司的软件东西Filter-pro™ 可用来规划此类型滤波器。可挑选一个二阶的Butterworth,Sallen-Key,高通滤波器等滤波器选用最大平整起伏的Butterworth 频率呼应Sallen-Key 拓扑结构被运用,这是由于它发生更多合理的器材值;也就是说,电容和电阻在可用的范围内,以选用低成本高精度器材。

  第三级是增益为10 的10Hz 低通滤波器。此滤波器为一个二阶Butterworth 多反应高通滤波器。Butterworth 频率呼应被选为最大平整起伏。多反应拓扑结构被运用,这是由于它发生更多合理的器材值;也就是说,电容和电阻在可用的范围内,以选用低成本高精度器材。

  第四级是一个增益为1 的10Hz 低通滤波器。它与第三级类似,可是增益为1。第三级和第四级的方针是创立一个4th阶低通滤波器。此滤波器被规划为一个二阶,Butterworth,多反应,高通滤波器。Butterworth 频率呼应被规划为最大平整起伏。多反应拓扑结构被运用,这是由于它发生更多合理的器材值;比如说,%&&&&&%和电阻可选用有用的参数值,以完成低成本高精度器材选型。

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