Mysterious Op Amp noise

8

Tengo un amplificador operacional muy bueno ( AD8551 ) que uso dinámicamente amplifica una señal muy pequeña (2x, 10x, 100x, 1000x de ganancia).

El problema es que hay un notable nivel de ruido a 100x y 1000x de ganancia, y tiene una forma constante extraña.

Si enciendo el circuito con una fuente de alimentación mal estabilizada y conecto la entrada del amplificador a GND, obtengo un gran nivel de ruido a 1000x como se ve en la siguiente imagen.

Si enciendo el circuito con una fuente de alimentación mejor estabilizada, el ruido todavía está presente a 1000x con la misma forma de onda, pero de menor amplitud. Y no importa qué fuente de alimentación utilizo, el ruido de forma extraña no desaparece.

Dado que mi AD8551 tiene un PSSR de 130 dB, pensé que TL431 se utiliza para sesgar La entrada puede estar en falta. Así que dejé la fuente de alimentación mal estabilizada para el amplificador operacional y usé la mejor para el TL431, pero la salida es la misma. Estabilizar el voltaje en la resistencia en el cátodo de TL431, no cambia nada.

LaimagendeabajoesunasalidamuestreadaporunmicrocontroladorconsuADCinterno.Comosepuedevera1000x,lasalidaoscilacasientodoelrango.Larazónporlaquefaltan100xenestapruebaesporquereemplazéel1MΩR21conunresistorde100Ky1KΩR66conun100Ω,loqueresultóenunaamplificaciónde1.1X,2X10Xy1000X.HiceestoporquetemíaquelaresistenciaderetroalimentaciónR21pudieraserdemasiadograndeparadesviarlaentradanegativadelamplificadoroperacional,aunquelacorrientedepolarizacióndeentradadelAD8551tieneunapotenciamáximade2nA.Elcambiodisminuyóligeramentelaamplituddelruido.

¿El Vcc tiene que estar completamente en silencio aunque el PSRR del amplificador operacional es de 130 dB? ¿Es el sesgo de entrada causando estos problemas?

No puedo entenderlo, especialmente porque no tengo acceso a un osciloscopio. Todo lo que tengo son las lecturas del microcontrolador guardado en una tarjeta SD.

    
pregunta Chris

3 respuestas

4

Agregue tapas de desacoplamiento de la fuente de alimentación a todos los circuitos integrados lo más cerca posible de sus pines de alimentación. Un buen valor suele ser 100 nF, pero es posible que desee volver a verificar la hoja de datos de los distintos chips que utilizó. Ahorrar dinero al dejar fuera los límites de desacoplamiento es una mala elección de diseño. Las gorras son baratas y el tiempo de solución de problemas / rediseño es costoso.

    
respondido por el jippie
3

Parece zumbido de red. (Supongo que las anotaciones en el gráfico muestran que está cambiando la ganancia de entrada durante la adquisición, por lo que la onda sinusoidal no es continua).

Ahora no sabemos:

  • el período de la onda "senoidal" observada
  • la tasa de muestreo ADC
  • su frecuencia de red pero lo hace, por lo que puede calcular si esa es una posible hipótesis.

Por ejemplo, si está muestreando a 50Hz en un país con una red de 50Hz y está viendo una frecuencia inferior a 0.5Hz, es probable que esté haciendo un alias de la red a la frecuencia observada.

Y dada la alta impedancia de entrada de las entradas opamp, se ven como un objetivo para el acoplamiento electrostático, en lugar de magnético.

Ahora, ¿en qué entrada?

Si quita el sensor y corta la entrada a tierra, ¿desaparece el ruido? Entonces, la conexión del sensor debe ser revisada más cuidadosamente. O necesita un amplificador de búfer en el sensor para reducir la impedancia de salida del sensor.

Si permanece el ruido: reduzca R21 a 100k y R66 a 100 ohmios. ¿Eso atenuó el ruido diez veces? Si es así, es la entrada negativa que está recogiendo. Es más probable que ambas entradas estén captando ruido, ya que ambas son puntos de impedancia bastante alta.

Puede reducir la captación electrostática mediante la detección: experimentalmente, rodee el amplificador con papel de aluminio (y coloque el papel de aluminio en el fondo del amplificador)

    
respondido por el Brian Drummond
2

Aunque no puedo decir de sus argumentos lo que está sucediendo, sugeriría lo siguiente.

Cada vez que construyas un circuito amplificador, como el tuyo, es extremadamente inteligente proporcionar información de alta frecuencia. Para hacer esto, coloque una pequeña tapa a través de R21. Típicamente 10 pF es suficiente. Esto creará una respuesta de paso bajo en Omega = 1 / (R21 * C), pero eso no suele ser un problema.

Necesita esta tapa para contrarrestar la capacitancia parásita en el terminal no inversor.

    
respondido por el user5108_Dan

Lea otras preguntas en las etiquetas