公司新闻当前位置:秒速牛牛 > 公司新闻

消除或降低直流电源噪声的方法

如果1/f直流电源噪声无法被滤除,那么在精密测量应用中它可能就是妨碍实现最佳性能的一个限制因素。

如何拔除限制因素,ADI来给你们支个招!


1/f直流电源噪声是一种低频直流电源噪声,其直流电源噪声功率与频率成反比。人们不仅在电子装置中观测到1/f直流电源噪声,在音乐、生物学乃至经济学中也观察到这种直流电源噪声。关于1/f直流电源噪声的来源,其实仍存在很大争议。

Tips

斩波稳定或斩波是一种降低直流电源放大器失调直流电源电压的技术。由于1/f直流电源噪声是接近DC直流电源的低频直流电源噪声,所以斩波稳定或斩波也能有效降低1/f直流电源噪声。

斩波稳定的工作原理:对输入级的输入直流电源信号进行交替或斩波,然后再对输出级的直流电源信号进行斩波。这相当于利用正弦波进行调制。

参考图1所示的ADA4522架构框图,输入直流电源信号在CHOPIN级调制到斩波频率。在CHOPOUT级,输入直流电源信号同步解调回到原始频率,同时直流电源放大器输入级的失调和1/f直流电源噪声被调制到斩波频率。除了降低初始失调直流电源电压之外,失调相对于共模直流电源电压的变化也会缩小,从而获得非常好的直流线性度和高共模抑制比(CMRR)。

ADA4522架构框图

图1. ADA4522架构框图

斩波还会降低失调直流电源电压温漂。因此,采用斩波技术的直流电源放大器常被称为零漂移直流电源放大器。需要注意的一点是,零漂移直流电源放大器仅消除了直流电源放大器的1/f直流电源噪声。任何其他来源(如直流电源传感器)的1/f直流电源噪声会不受影响地通过。

使用斩波的缺点是它会将开关伪像引入输出并提高输入偏置直流电源电流。在示波器上查看时,可以看到直流电源放大器输出上的毛刺和纹波;利用频谱分析仪查看时,可以在直流电源噪声频谱密度中看到直流电源噪声尖峰。ADI最新零漂移直流电源放大器(如ADA4522 55 V零漂移直流电源放大器系列)采用已获专利的失调和纹波校正环路,以最大程度减少开关伪像。

时域中的输出直流电源电压直流电源噪声

图2。 时域中的输出直流电源电压直流电源噪声

Tips

斩波技术也可应用于仪表直流电源放大器和ADC直流电源。真正的轨到轨、零漂移仪表直流电源放大器AD8237,新型低直流电源噪声、低功耗、24位∑-∆型ADC直流电源 AD7124-4,以及最近发布的超低直流电源噪声、32位∑-∆型ADC直流电源 AD7177-2等产品,即利用斩波来消除1/f直流电源噪声并使温漂最小。

使用方波调制有一个缺点,那就是方波包含许多谐波。各谐波的直流电源噪声会被解调回到DC直流电源。如果使用正弦波调制,那么这种方法受直流电源噪声影响要小得多,可以在有大直流电源噪声或干扰的情况下还原非常小的直流电源信号。这是锁定直流电源放大器采用的方法。

在图3所示例子中,直流电源传感器输出由正弦波调制以控制光源。利用光电检测器直流电源电路检测直流电源信号。一旦直流电源信号通过直流电源信号调理级,便可进行解调。利用相同正弦波调制和解调直流电源信号。解调使直流电源传感器输出回到DC直流电源,但也将直流电源信号调理级的1/f直流电源噪声移至调制频率。解调既可在模拟域中完成,也可在ADC直流电源转换之后的数字域中完成。利用非常窄的低通滤波器(例如0.01 Hz)抑制DC直流电源以上的直流电源噪声,这样只剩下原始直流电源传感器输出和极低直流电源噪声。这要求直流电源传感器输出恰好在DC直流电源,因此正弦波的精度和保真度很重要。此方法可消除直流电源信号调理直流电源电路的1/f直流电源噪声,但不能消除直流电源传感器的1/f直流电源噪声。

使用锁定直流电源放大器测量表面污染程度

图3。 使用锁定直流电源放大器测量表面污染程度

如果直流电源传感器需要一个激励直流电源信号,那么可以利用交流激励消除直流电源传感器的1/f直流电源噪声。交流激励工作原理如下:交替改变直流电源传感器激励源以从直流电源传感器产生一个方波输出,然后从激励的各相中减去输出。利用这种方法,我们不仅能消除直流电源传感器的1/f直流电源噪声,还能消除直流电源传感器的失调漂移以及不良寄生热电偶效应。

桥式直流电源传感器的交流激励

图4. 桥式直流电源传感器的交流激励

交流激励可利用分立开关完成,并通过微控制器控制开关。内置PGA的低直流电源噪声、低漂移、24位∑-∆型ADC直流电源 AD7195含有驱动器来实现对直流电源传感器的交流激励。ADC直流电源透明地管理交流激励,直流电源传感器激励与ADC直流电源转换同步,使交流激励更容易使用。

 CN-0155—利用内置PGA和交流激励的24位∑-∆型ADC直流电源实现精密电子秤设计

图5. CN-0155—利用内置PGA和交流激励的24位∑-∆型ADC直流电源实现精密电子秤设计

Tips

使用零漂移直流电源放大器和零漂移ADC直流电源时,必须知道各器件的斩波频率,并清楚可能发生交调失真(IMD)。当两个直流电源信号结合时,所得波形不仅含有原先的两个直流电源信号,还有这两个直流电源信号频率的和与差。

例如,考虑一个采用ADA4522-2零漂移直流电源放大器和AD7177-2 ∑-∆ ADC直流电源的简单直流电源电路,各器件的斩波频率会混频,产生和与差直流电源信号。ADA4522-2的开关频率为800 kHz,而AD7177-2的开关频率为250 kHz。这两个开关频率的混频会在550 kHz和1050 kHz产生额外的开关伪像。这种情况下,AD7177-2数字滤波器的最大转折频率为2.6 kHz,远低于最低伪像,故将会滤除所有这些IMD伪像。然而,如果串联使用两个完全相同的零漂移直流电源放大器,那么产生的IMD将是器件内部时钟频率之差。此差值可能很小,所以IMD会出现在离DC直流电源近得多的地方,落在目标带宽之内的可能性更大。

任何情况下,当设计一个采用零漂移或斩波器件的直流电源系统时,必须考虑IMD。应当注意,大多数零漂移直流电源放大器的开关频率远低于ADA4522-2。事实上,设计精密直流电源信号链时,高开关频率是ADA4522系列的一项关键优势。

CATEGORIES

分类导航

咨询热线

021-51095123

联系人:王先生

手 机:13761987446

邮 箱:xuxinpower@126。com

地 址:上海市嘉定区吴杨东路333号

用手机扫描二维码关闭
二维码
荣鼎彩是真的吗 荣鼎彩官方网站 荣鼎彩平台多少 荣鼎彩是真的吗 秒速牛牛计划 荣鼎彩官方网站 秒速赛车技巧 荣鼎彩注册 荣鼎彩导航网 秒速赛车是真的吗