オペアンプ出力での周期的なアーティファクトのソースの特定

私のMAX44251デュアルオペアンプには、出力に非常に小さな不要な131KHzの周期的なアーチファクトがあります。

私の想定はEMIでしたが、回路の他の部分でこの131KHzの信号を見ることはできません。また、複数のプローブを使用して、他のすべての電子機器をオフにし、フォイルシールドで囲まれた複数の建物でこれをテストしました。

何を削除しようとしますか？少なくとも、ノイズが1mV未満の電圧フォロワーを実現したいと思います。

現在、非常に簡単に構成されています。

^{この回路のシミュレーション – CircuitLabを使用して作成された回路図}

バイパスキャップは、下部のグランドプレーン層にあります。ビアは手はんだ付けされています。

Agilent 10Xパッシブプローブ（見づらい）と、次のようなプローブの両方で効果を観察しました。2mv/ divまでズームできます。もともと、出力はコンパレータに供給され、コンパレータ出力は入力信号の振幅が目的の2mVより大きいことを示していたために観察されました。

波形は周期的ですが、ちょっと変です。さまざまな角度からの写真をいくつか紹介します。

200 ns停止

50 nsフリーランニング

20 nsフリーランニング

10 ns停止

これが実際にデータシートに記載されている症状であるかどうかはわかりません。

を超えるスパイクがあることに注意してください$30 \frac{\text{nV}}{\sqrt{\text{Hz}}}$

何を削除しようとしますか？少なくとも、ノイズが1mV未満の電圧フォロワーを実現したいと思います。

低帯域幅の電圧フォロワーのみが必要な場合：ローパスフィルターを使用します。

最大65 kHz以上の信号が必要な場合：RLCノッチ（バンドストップ）がおそらく最適です。私のお気に入りのパッシブフィルター設計ツールで実行される迅速で遅延設計により、可能な構成としてR =0.16Ω、L = 1µH、C = 1.5µFが得られました。

電圧フォロワーのフィードバック分岐で逆回路（RLCバンドパス、（L--C）をRと交換）を使用しようとすることに注意してください。

これはオートゼロアンプ（チョッパー安定化とも呼ばれます）であることに注意してください。多くの非常に低いオフセットオペアンプは、定期的に入力オフセットをサンプリングし、フロントエンドのドリフトを相殺する補償オフセットを注入します。これを行うには、入力にアナログスイッチのセットと一緒にオペアンプの発振器があります。これにより、出力へのクロックフィードスルーと、入力ピンでの電荷注入が発生する可能性があります。

おそらく、このデバイスはスイッチング周波数として131kHzを使用しています。

マキシムの部品に関する詳細情報は見つかりませんが、おそらく類似したアナログ・デバイセズの部品に関する情報があります。

Analog Devicesのゼロドリフトオペアンプ

低オフセットとドリフトが本当に必要な場合、それらは使用するのに最適なタイプのデバイスです。帯域幅を制限してクロックを除外する必要がある場合があります。

自動ゼロ調整の帯域幅は、CMOSオペアンプの1 / fノイズをカバーするのに十分であるため、CMOSオペアンプに問題が発生しやすい1kHz未満の周波数では非常に低いノイズになります。

クロックノイズを除去できない場合は、従来のデバイスを使用できるかどうかを確認してください。ドリフトとオフセットのパフォーマンスは低下することがよくありますが、100uVオフセットよりも優れています。バイポーラ入力アンプは通常、このパラメータのCMOSよりも優れているため、入力バイアス電流とのトレードオフが必要になる場合があります。バイポーラは通常、低ノイズでもあります。

同様のリニアテクノロジー製品（LTC2051）で発生した関連する問題は、出力が飽和したときにオートゼロ回路が過負荷から回復するのに非常に長い時間がかかることです（GBWが数MHzのデバイスでは数ミリ秒）。このため、発振器やしきい値検出器など、通常の動作の一部として飽和するアプリケーションには適していません。

私は、マーカスに同意します。〜130 kHzはチョッパースイッチング周波数〜65 kHzの2次高調波になります。

オペアンプの「閉ループ帯域幅」を小さくすると、2次高調波（〜130 kHz）が1次高調波（〜65 kHz）よりも大きくなる可能性があります。これを解決するために、Marcusが述べたように、そのノイズをフィルタリングするパッシブフィルター。

Art Kayの記事「1 / f Noise and Zero-Drift Amplifiers」には、ゼロドリフトオペアンプのノイズについての記事があります。

オペアンプのノイズの詳細については、TI Precision Labs for Noiseをご覧ください。

答えはありませんが、インスピレーションを得るために、これをどのようにデバッグするかを説明できます。

まず、バイパスキャップをチップに直接はんだ付けします。0603部品、100nF、および編組を使用して他のピンに接続します（低インダクタンス用）。バイパスキャップは、比較的高いインダクタンスのビアの背後にあるため、スパイクに対して無効になる可能性があります。スパイクは131 kHzにありますが、周波数成分ははるかに高いため、適切なバイパスが非常に重要です。

これはおそらく失敗します:-)。

次に、アンプを交換します。1.アナログデバイスは、いくつかの非常に低いオフセットのトリミングされたアンプを作成します。オフセットはオートゼロアンプほど低くはありませんが、確認してください。それらはもう少し高価なので、予算と相殺要件を確認してください。AD8615などを見てください。唯一のものは、大量の消費者向けのものには少し高価になります。

2また、バリ茶色の系統からの古き良き楽器用バイポーラオペアンプを検討してください（Texas Instrumentsの現在）。両方の入力で同じインピーダンスを使用してバイアス電流を除去し、オフセット電流が問題にならないように入力インピーダンスが十分に低いことを確認します。opa237に似たもの。

3. 別のオートゼロアンプ、おそらくスペクトラム拡散クロックを搭載したものを試してください。繰り返しますが、アナログデバイスの部品を見てください。

がんばろう