Cómo “suministrar el suministro” de un circuito discreto de bajo ruido

Usando 3 circuitos de filtro C-FB-C en cascada, el C-FB-C colocado en TODOS los VDD y RTN, y con + 15 / -15 / + 6 / -6 / + 5 / RTN filtrado en el conmutador -supplies + DSP / centralClockGen / signalchain usamos 6 * 3 = 18 de los circuitos C-FB-C, logré niveles de ruido de 15 bits a 6 millones de conversiones por segundo. El piso era de 150 microVoltios. El sensor era un sensor IR de plano focal, aislado del suelo con perlas de vidrio de 100 micrones en el epoxi, por lo que 50 pF de capacitancia desde el sensor al chasis / avión. En el cabezal del sensor, usé resistencias de 10 ohmios en cada opamp, más 0.1uF y 10uF, para garantizar que todas las subidas de corriente relacionadas con la señal rápida se proporcionaran localmente; por lo tanto, ninguno de los OpAmps pudo interactuar, a través de VDD, con ninguno de los otros OpAmps. En otras palabras, los VDD pasaron por un filtro de paso bajo para ingresar a cualquiera de las cadenas de señales. [concepto: tener 'baterías locales']

^{simular este circuito : esquema creado usando CircuitLab}

Para el ruido / diafonía_intermedio_entre_IC, las personas usan un VDD_Tree, para implementar localmente el filtrado privado de VDD para cada IC. Con el rechazo de la fuente de alimentación a CC a menudo es de 80 o 100 dB (por lo tanto, 60Hz es rechazado por 10,000 o 100,000) pero se vuelve mucho menor en las frecuencias altas, debe implementar filtros de paso bajo en el VDD, con frecuencias de esquina de 100Hz o asi que. Por lo tanto, 100 ohms y 10uF, que proporcionan 1milliSec tau y 159Hz corner, es bueno. O 10 ohms y 100uF. El árbol típico de VDD se muestra en el diagrama final de esta respuesta.

He leído sobre Reguladores de desviación para niveles de ruido de 1 nanoVoltio, para reproducción de audio RIAA de PreAmps. Su PreAmp no tiene ningún rechazo de la fuente de alimentación, y un ShuntReg de bajo ruido ha sido clave para una música extremadamente agradable. Esa discusión se encuentra en el hilo "Simplistic NJFET RIAA", en el sitio web 'diyAudio'. De nuevo, eso es para 1 niveles de nanoVolt, en mi opinión; los experimentadores de audio solo saborean la música, no intentan calcular el piso de ondulación de VDD.

Puede modelar fácilmente el rechazo de la fuente de alimentación de los OpAmps en su circuito, utilizando modelos individuales o modelos globales, utilizando la herramienta Signal Chain Explorer. Describe el PSRR como [DC_attenuation, Frequency_corner donde la atenuación comienza a disminuir]; también tiene redes de filtro RL-C-R-CCC personalizables para cada OpAmp; ESR y ESL son parámetros para cada condensador. Esta herramienta es gratuita, desde robustcircuitdesign.com. Si la descarga y la utiliza, no dude en decirnos lo conveniente que es encontrar los menús.

Aquí está el menú VDD para un opamp; Haga clic en el botón "Power" después de seleccionar la etapa.

Losdiversoscondensadoresenparaleloseutilizanparamostrarlasseries+lascaídasderesonanciaparalelasylospicosdeunfiltradodeVDDmaldiseñado.Aquíestá"MOSTRAR RESPUESTA DEL FILTRO" de la red de valores predeterminados LRC-RCCC (sin PSRR). Observelaresonanciade10nF&1uF(consusESL)a26MHz,dondelosopampsexhiben0DBPSRR.Esnecesariohumedecer.

Hacealgunosaños,necesitabaunaumentode1Milliona100,000Hzparaunprototipodebalizamagnética.Laentradafue2uVpp,lasalidafue2voltspp.Queríacambiarlaganancia,enpasosbinarios,paramantenerlaseñalADCentre-6dby-12dBFullSwing,paratolerarelruidotérmico.

Elmayorriesgofuelaoscilación,conelárbolVDDqueproporcionalarutaderetroalimentación;dadoqueOpAmpPowerSupplyRejectionesdeficiente(sinoeszerodB)a100,000Hz,sabíaqueladistribucióndeVDDeraunatareadediseñonecesaria.Cuandoeraadolescente,construínumerososamplificadoresdeaudiodealtagananciaquecasisiempre"motorizados" puuut-puuut-puuut a medida que las etapas se conducían (por sí mismas) desde min-out hasta max-out. Aquí está el primer paso exitoso de VDD-tree.

Cada una de las GND mostradas está separada de las otras GND,

probablemente por varios centímetros,

para minimizar el acoplamiento. Observe el LPF, 10 ohmios y amp; 1,000uF, es 16Hz.

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^{simular este circuito}

Para trabajos con muy poco ruido, me gusta la energía de la batería con todo montado dentro de una lata de pastel (o caja de fundición a presión), las baterías de 6 * D tamaño 1.5V te darán + -4.5V o más, agrega un par de tapas grandes, trabajo hecho.

Si la cosa de + -5V es realmente importante, vaya a 8 celdas D para obtener + -6V y use un par de registros LDO de bajo ruido.

La tranquilidad que deben tener los rieles de alimentación es una función del circuito PSRR (que también vale la pena probar), pero tenga en cuenta que esto tiende a empeorar MUCHO a alta frecuencia.

Bajo ninguna circunstancia use un conmutador si la medición del ruido final es importante. Es posible hacer esto y hacer que no plantee un problema, pero pasará más tiempo desarrollando los filtros y examinando y luego probando el dispositivo en el que está interesado, las cosas no son tan difíciles de trabajar pero es un dolor que no lo hace. necesita.

Adhiera la pantalla del cable de salida a la caja y conecte las acciones internas a la caja en un punto.

Multiplicadores capacitivos . (La versión de transistor) son mis "martillos" de ruido favoritos. Puede obtener unos pocos nV / rtHz, sin mucho trabajo. (Puede que le resulte más difícil medir el ruido). Esto solo importa cuando el ruido de la fuente de alimentación se puede acoplar directamente a su señal. Los Opamaps proporcionan PSRR decente hasta algún lugar cerca de su GBW, por lo que para los opamps, un pase bajo a menudo será lo suficientemente bueno. (como ha sido sugerido por otros).