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基准噪音问答 Voltage Reference Noise Q&A

时间:2012-10-09  来源:38hot  作者:lymex

电容只有采用薄膜的,漏电才小。电容的漏电最好用自放电常数来表示,这样才与周期、截至频率相关。薄膜电容漏电的时间常数可以是几千小时,别的电容比如电解、超级电容,漏电的时间常数很短,不能用于此目的。
仍然有微小漏电的,在表上联个电阻(可以选10到20k)。由于并联电阻不可避免(也有本身噪音的问题),这也希望采用大的薄膜电容,才能测试到频率更低的噪音。现在有一种80uF的,用此目的就不错,在0.2Hz下对10k电阻形3dB点。但为什么不用小一些的电容、大一些的电阻呢?这样可能因内阻问题造成噪音增大(有待证明)。下面的照片就是可选的两种薄膜电容。带螺丝脚的是80uF、30V,蓝色的是22uF、63V。

 


那么这电阻对7V基准不就形成了一个负载吗?没关系的,基准本身的输出阻抗很低,几k的电阻不会影响噪音输出。另外,测试噪音不在乎电压的准或不准。

这种用电容的方案我测试了一次,结果并不理想,表现按在引入比较大的超低频噪音,估计是电容介质受力、受温度变化后,引起少量容量的变化,而容量的变化自然就意味着电压的变化(Q=VC不变,或因漏电向一个方向变)。因此,这种方法用好了可能也不容易。六、常见的高精度运放的噪音都多大?

运放是用途非常广泛的放大器,而所谓高精度运放,就是说其失调电压Vos小。
运放的噪音,一律都是折算成输入端的值,这样才好计算、才好做对比。因此,若运放组成的放大器放大了100被,那么噪音也要×100。
运放的噪音,一律都是用uVpp来表示而不是用rms来表示,大概是因为uVpp比较容易在示波器上观察出来。

OP07是老一代经典运放,Vos=30uV、Ib=1nA,噪音uVpp=0.35uV,这成为后续运放的追求目标。事实上,电阻法7转10,如果没有更好的运放,用OP07也很不错。
OP27是后续改进的运放,Vos=10uV、Ib=10nA,噪音uVpp=0.08uV。可以看到,Vos很小、噪音非常小,只不过Ib比较大了,不能用在7转10电路上
AD707B/K,----------Vos=10uV、Ib=0.5nA,uVpp=0.23uV,这运放噪音低、精度高,Ib也不大,是7转10的首选。
OP97F,较新的运放,Vos=30uV、Ib=0.03nA,uVpp=0.5uV,这运放尽管噪音稍大一点、但Ib很小,用做7转10的也很好,可以采用较大的比例电阻,732B里面就用这运放。
OP297A,更新,性能比OP97F更好一点。
以上运放,末位都带个7,可以认为都是以OP07为基础的改进型。

LT1012C,Vos=10uV、Ib=0.03nA,uVpp=0.5uV。类似OP97F但Vos更小,适合7转10应用,只不过来源少、价格贵,金封更少见。
OPA27,Vos=10uV、Ib=10nA,uVpp=0.08uV,这是低噪音高精度运放,Vpp不到1uV,当然,Ib比较大。
OPA227,Vos=5uV、Ib=2.5nA,uVpp=0.09uV,改进的OP27,更高精度、更低的噪音,但Ib仍然偏大。
LT1028,Vos=20uV、Ib=30nA、uVpp=0.035uV,显然,噪音非常非常小,只不过Vos不算最小的,尤其是Ib偏大。适合低内阻的微小电压放大。

 



ICL7650S,Vos=0.7uV、Ib=4pA,uVpp=2.0uV
这是老一些的斩波稳零运放,因此可以把Vos减到亚微伏级,同时Ib也很小,并可以基本消除1/f噪音,噪音指标从直流开始。当然,暂波稳零的运放噪音偏大一些,DC到10Hz的噪音有2.0uVpp,S7081里用了至少4片这运放,看来是在7转10、10转-10电路中用这做运放。

 



LTC1052,Vos=0.5uV、Ib=1pA,uVpp=1.5uV
这也是斩波稳零运放,同样Vos非常小、同时Ib也很小,也没有1/f噪音,DC到10Hz的噪音为1.5uVpp,这比7650稍微小了些。但在更低的频率DC-1Hz下,噪音有很大减少,为0.5uVp-p,这样就更适合直流。此运放在基准仪器里用的比较广,例如4910里用了至少6个(每路10V一个,4线10V用了2个)。

 



甚至3458A的ADC板内,其7转+12、+12转-12等所用的1825-1382,也怀疑是这个运放。

 


AD8628,Vos=1uV、Ib=30pA,uVpp=0.5uV
自称利用了斩波稳零和斩波技术,在保持低Vos和低Ib的同时,把0.1Hz到10Hz的噪音降低到0.5uVpp,而0.1Hz到1Hz的噪音为0.16uVpp。
尽管指标,不是从DC开始的,DC到0.1Hz,从图上开噪音还是比较大,但也小于其它的自稳零技术的运放,作为低噪音电平转换是非常合适的。唯一一个小问题,就是供电电压最高只有5V,这样在7转10V的电路里,就需要采取措施把负供电提高上去(比如串联一个稳压管)。

 


最后,运放的噪音还经常用10Hz下的nV/Hz来给出噪音密度,那么,与低频的uVpp有什么关系吗?通过统计可以看出,还是很有关系的,如下表。当有些运放只列出uVpp没有噪音密度,或者只有噪音密度没有uVpp值,那么这个表就可以用来推算。

 


从该不完全统计也可以看出,LT1028的噪音最小,AD797其次。
其中,SNJ3600是超低噪音JFET对管,LTZ1000是超级基准,并非运放,放在这里是便于对比。

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