有些信号虽然您不需要,但经常会进入系统中;这些信号称为“噪声”,我们必须了解并处理好噪声,才能成功地实现系统设计。这些噪声信号源于外部(“外部噪声”)和内部电路器件(“内部噪声”),它们具有各种特性,可以对它们进行计算并予以补偿。 本研讨会重点向电路板设计人员介绍一些实用的噪声处理技巧,而不是教科书中常见的理论知识。研讨会上将深入探讨典型信号链中内生噪声的三个主要来源:电阻、放大器和模数转换器;阐明噪声为何有如此众多不同类型的单位(例如:nV/rt(Hz)、μVrms、μVp-p),以及这些单位之间如何换算;同时会介绍一些常用噪声公式、分析捷径以及设计低噪声系统的实用诀窍和技巧。
问:前级放大器和容性传感器的功率和噪声匹配问题
从功率匹配需要高的输入阻抗,从噪声匹配又需要和源阻抗匹配,这两项如何折中考虑?
答:请问传感器的输出是什么样的信号?能否请举一个具体应用的例子来说明这个问题。
问:对微小信号进行放大的时候有什么要注意的地方?在器件选择和布局布线上有什么要考虑的,贵公司的哪些产品适合此类应用?谢谢
答:如果是低速信号,您最好分析一下系统的噪声来源,参照研讨会中的分析进行滤波或者预先的处理,对于布局布线相对来说要求不是很高。
问:我用的事opa2350放大器,测输入是干净的,输出波形伴有200mv的杂波,可能是从哪里传入的? 如果是旁边的电阻或放大器本身产生的该如何避免。
答:原因可能很多,但一般情况下不会有这么大的杂波,建议你仔细检查一下电路设置,尤其是增益配置,尽量将其配置成增益大于1,以提高电路的稳定性,如果是电阻热噪声大的话,可以考虑适当降低阻值,运放本身的特性是无法改变的。
问:在电路设计中,实际调试时经常会出现信号串扰的问题,不知道这种问题信号干扰的途径一般是什么,怎么可以减少这种情况的发生?谢谢
答:可以考虑用屏蔽体或加地屏蔽的方法来改善串扰的问题。
问:请问A/D转换器的模拟地和数字地如何分割才能更好的降低噪声?
谢谢
答:关于模拟地与数字地是否需要分割的问题,业界没有定论,有的就是一个地平面,有的则分为两个区域在AD下面用短线连接,方法比较多样。主要还是注意模拟和数字部分器件尽量分开,保持一定距离,模拟信号和数字信号不要交叉走线,电源的滤波电容要尽量靠近芯片。
问:电容性传感器和输入放大器间的功率匹配和噪声匹配
低电容性传感器工作在低频时呈现很高的输出阻抗,这就需要输入放大器也具有高阻抗输入特性,但高输入阻抗又和低噪声设计相矛盾,请问怎样合理解决这个问题。
答:您好,容性传感器本身会根据其容值的大小,改善信号噪声(kT/C),而运放输入端本身没有必要使用较大的阻抗,也可根据运放的带宽加输入滤波以改善噪声。
问:在前端低噪声设计上采用双电源供电设计和采用单电源供电设计各有什么优势?
答:这个取决于输入信号的范围和系统的点源设计。如果输入信号是双极性的,有低于0V的电平,那么您需要使用双电源供电或者在REF管脚提供直流偏置。
问:信号源的内阻有500M欧,信号大小50mv左右,如何设计放大电路,及设计PCB
答:这种情况下,要选择输入阻抗大,输入偏置电流小的运放,可以试一下AD549.
问:高精度测量中运放的噪声对最终测量结果的具体影响如何通过定量结算得出?谢谢
答:要考虑的前提就是系统中的噪声要小于测量分辨率的1个LSB。从运放看,首先要查一下相关运放的数据手册,找到其电压和电流噪声的指标(一般给出的是从输入端看的噪声密度)。结合具体应用中的带宽和放大倍数,计算出输出端的噪声。还有,放大电路中使用电阻的热噪声也要考虑在内。
问:用运放设计放大器时,如何估算其输入输出阻抗?希望能用实用的一些指标表达出来。其低噪跟放大倍数的关系?谢谢
答:通常,对于运放器件,我们认为其输入阻抗无穷大,输出阻抗为0,(可以参考具体型号的数据手册来查询具体的数值)。所以电路的输入输出阻抗可以基于这个条件来计算。
噪声方面,一般手册里给出的都是RTI的指标,就是从输入端看到的噪声,所以,输出的噪声都会被乘上放大倍数。
问:运算放大器的输入输出阻抗刚才专家回答我说一个是无穷大,一个是无穷小,但是我没在做设计的时候,如果要做阻抗匹配的话,应该怎么去设计呢,难道也是按照无穷大和无穷小设计吗
答:一般应用中不需要对运放的阻抗做匹配。对于射频的放大器,一般都是芯片内部已经是50ohm匹配好的,比如ADL5521。
问:如何降低器件的内部噪声以及削弱外部噪声?
答:器件的内部噪声改变不了,你可以通过选择外部的带宽来限制外部的噪声
问:请问专家,我想提取uV级别的低频(1~10Hz)信号,请推荐使用的放大器
答:您可以考虑AD8671/5。
问:我想问的不是关于放大器的噪声,我想问的是如何消除放大器电源和地上的几百khz 的低频噪声!?或者有没有好的方法滤除这个低频噪声?
答:完好的大地,屏蔽,以及良好的电源去耦
问:我有一款利用 ad620和op07组成的二阶或者四阶低通滤波器,模数转换用的是AD7732,基准电压用的是AD7732数据手册推荐的芯片,采样率在250Hz以内,微处理控制器是ATMEGA128,输出的波形会产生一秒钟一次(1Hz)的向上脉冲噪声,经检查肯定是内部电路产生的噪声,但不知道是什么引起的,请问是什么原因产生这噪声,如何消除。
答:这样的问题,首先要看一下是硬件的电路的问题,还是ADC采样的问题。您可以先用示波器看一下AD7732输入端的信号,看看是否正常。如果输入没有问题,那么就要检查ADC了,问题可能会出在软件上。
问:在ad620和op07组成的二阶或者四阶低通滤波器,模数转换用的是AD7732,基准电压用的是AD7732数据手册推荐的芯片,采样率在250Hz以内,微处理控制器是ATMEGA128,当低通滤波器的滤波频率越低,采样率也越低时,如10Hz采样4Hz滤波情况,设备采样的信号漂移很厉害,请问是什么原因,如何消除,其中四阶或者二阶滤波器的电容电阻用Microchip的filtercad 辅助计算获得。
答:正常情况下,应该是采样率越低,均方根噪声越小,峰峰值分辨率越高,也就是跳码情况会改善。关于sigma-delta的跳码以及噪声说明可以在如下链接找到:http://www.analog.com/zh/content/cast_faq_ICV/fca.html。
问:如何测量噪声才最准确,不会引入测量噪声呢?
答:如果想得到最准确的噪音,利用均方根值测量方法,这样的方法会将所有的噪音都计算在内,但是缺点是测量时间较长,数据量大。
问:AD620抗手机射频干扰好差,如何处理?
答:你可以参考figure 43 of the datasheet
问:您好!给一个放大器加入一个直流电平来调节放大器的offset,且该直流电平通过一个dac产生。dac离该放大器有一定的距离,所以从dac的output到放大器的输入端大概2000mil的距离。在这个过程中,该长线会引入一些噪声。请问有什么好的建议来减小该噪声!谢谢!
答:这种情况,一般导线并不会引入太大的噪声,不知道您的DAC是什么精度的DAC,我认为,DAC的噪声应该远比导线引入的噪声大得多,所以不必太多考虑导线的问题。
问:请问adc的enob和rmsnoise,peaktopeaknoise之间关系?
答:ENOB指ADC的有效位数,它由ADC的SNR推算得出,其中的噪声部分可以用rms噪声来衡量也可以用p2p噪声来衡量,rms噪声的大小约为p2p噪声的1/3。
问:请问仪表运放输入要加滤波防止rfi,电阻100k,噪声会达到40nv,后面仪表运放选噪声8nv的是不是就没有必要了?
答:在系统中,所有噪声都是以均放相加的形式相加的。所以仪放的噪声小还是对整个系统的噪声性能有帮助的。
问:我想就运放电路的电流噪声提问,一般设计时由于功耗的原因我们会选用大电阻,但是这样会增大电流噪声影响的电流噪声,我想问这个矛盾如何解决
答:这是在系统设计中经常遇到的问题,没有统一的答案,只能根据您的应用需求来具体平衡功耗和噪音。
问:医用方面哪款放大器的噪声系数比较好?
答:你的频率是多少?你可以看看AD8331系列VGA,或者ADL5521
问:您好,请举例说明“将总的增益集中于第一级,有利于减小噪声”。谢谢。
答:以两级放大为例,第一级为G1,噪声系数为F1,而第二级的噪声系数为F2,那么总的噪声系数为如下:
FTOTAL= F1 + (F2 -1)/G1
可见,G1越大,噪声系数越小。
问:项目中应用开关电源供电,产生放大电路输出含高频分量,影响信号质量,如何处理?请教专家.
答:把开关电源远离模拟电路,开关电源地输出加大滤波力度,你可以尝试不同的阻容、感容组合;同时模拟电路要做好去耦,一般在电源部分要0.1uF与0.01uF电容并联,你可以把0.1uF改为10uF或者100uF尝试
问:在PCB板布线时考虑输入端地线环绕布线减少干扰,但系统地线与现场接地相连时引起输出信号干扰更严重不知什么原因,请专家指导.
答:有可能是因为现场的地噪声比较大,您能否测量一下现场的地是否有很大的噪声,相接的线是否过于长?您最好尽量减小连接线的长度,在接地点连接一个磁珠抑制一下高频的噪声,如果现场噪声实在是过于大,您可以考虑使用隔离期间,隔离开系统的地和现场的地。比如说ADuM系列产品