เหตุใดจึงต้องใช้ LNA ในเครื่องกำเนิดเสียง


14

ในMaxim appnoteนี้เสียงหิมะถล่มของไดโอดซีเนอร์นั้นถูกขยายโดย LNA สองตัวที่ต่อกัน (แอมพลิฟายเออร์เสียงรบกวนต่ำ):

เครื่องกำเนิดเสียงสีขาว

คุณสามารถเดาได้ว่าคำถามของฉันคือทำไมใช้เครื่องขยายเสียงรบกวนต่ำถ้าคุณต้องการเสียงรบกวนในตอนแรก opamps สามัญไม่ผลิตเสียงสีขาวหรือไม่


5
แอมป์สหกรณ์ก่อให้เกิดเสียงรบกวนได้อย่างแน่นอน แต่ก็ไม่อาจเป็นสีขาวได้ ด้วยการขยายแหล่งที่มาที่รู้จักกันว่าเป็นสีขาวคุณสามารถมั่นใจได้ว่ามันเป็นสัญญาณรบกวนสีขาว
Connor Wolf

คำตอบ:


12

เสียงส่วนใหญ่ใน opamps เช่นเสียงความร้อนและเสียงกี ( "ยิง" เสียง) เป็นสีขาวเช่นมีสเปกตรัมแบน แต่สำหรับอินสแตนซ์เสียงสั่นไหว (aka 1 / f เสียง) ไม่ได้ MAX2650 จะมีเสียงรบกวนโดยรวมลดลงทั้งสีขาวและสี

แต่ถึงแม้ว่าเสียงโดยรวมจะใกล้เคียงกับสีขาว แต่ก็อาจมีเหตุผลอื่นที่ไม่ควรเลือก opamp และไม่ได้ใช้เทคนิคเสมอไป
บันทึกการใช้งานโดยผู้ผลิตจะไม่ได้เป็นเพียงที่จะนำเสนอลูกค้าบริการ พวกเขายัง / ส่วนใหญ่เป็นยานพาหนะส่งเสริมการขายเพื่อวางผลิตภัณฑ์ของผู้ผลิตในไฟสปอร์ตไลท์ บางทีเจ้าหน้าที่การตลาดของ Maxim คิดว่าMAX2650 อาจไม่ได้รับความสนใจเพียงพอ


อ่านเพิ่มเติม :
เอกสาร TI นี้จะบอกคุณเกี่ยวกับเสียงรบกวนใน opamps


8

ไม่มีการรับประกันว่าจะมีคำตอบที่ดีโดยสิ้นเชิง มันเป็น "แนวคิดการออกแบบ" และดูเหมือนว่ามันอาจมาจากแนวคิดวงจรนิตยสาร เหตุผลของนักออกแบบไม่รับประกันว่าจะเป็นคำสั่งที่ศักดิ์สิทธิ์

แต่

วัตถุคือการใช้แหล่งกำเนิดเสียงรบกวนให้มากที่สุดเท่าที่เป็นไปได้ เขาตั้งข้อสังเกตว่า

  • ภายในช่วงกระแสของแหล่งกำเนิดแสงเสียงนั้นมีความแตกต่างกันค่อนข้างสุ่มภายใน± 1dB ดูเหมือนว่าในปรากฏการณ์การสลายซีเนอร์ไดโอดเสียงหิมะถล่มครอบงำเหนือแหล่งเสียงอื่นเช่นเสียงยิง (ซึ่งเป็นสัดส่วนกับกระแส) เสียงวูบวาบและเสียงความร้อน

แอมป์สหกรณ์จะไม่มีเสียงหิมะถล่มเป็นแหล่งกำเนิดเสียงรบกวนที่โดดเด่น

รูปที่ 2 ของเขา (คัดลอกด้านล่าง) ยิ่งทำให้ประเด็นสำคัญมากขึ้น

  • เส้นโค้งด้านล่างคือเอาต์พุตระบบที่ปิดการทำงานทั้งหมด
  • เส้นโค้งกลาง (แอมพลิจูดที่เพิ่มขึ้นพร้อมความถี่ที่เพิ่มขึ้น) คือระบบที่มีกำลังไฟบน opamps แต่ไม่ได้อยู่บนซีเนอร์
  • เส้นโค้งบนสุด (แอมพลิจูดที่ตกลงมาพร้อมความถี่ที่เพิ่มขึ้น) เป็นเอาต์พุตที่มีแหล่งกำเนิดเสียงซีเนอร์ทำงาน

เครื่องกำเนิดสัญญาณรบกวนสีขาว

เนื้อหาที่ให้ผลลัพธ์ที่ดีที่สุดจะได้รับเมื่อปิดเครื่องทั้งหมด แต่แอมพลิจูดคือ 46 dB + ต่ำกว่าผลลัพธ์สุดท้ายและแหล่งกำเนิดถูกกำหนดอย่างไม่ดี (อย่างดีที่สุด)

เส้นโค้ง op-amp เพียงอย่างเดียวนั้นแบนโดยรวมเป็นผลลัพธ์สุดท้าย (แต่มีความชันตรงข้าม) แต่มีการเปลี่ยนแปลงมากกว่าที่จุดที่เลือกและการทัศนศึกษาที่สำคัญบางอย่าง (แหลม 5 หรือมากกว่า 15 dB +, 5 dB + และอื่น ๆ อีกมากมาย ระดับความแปรปรวนทั่วไปแทบจะไม่บ่งชี้ถึงแหล่งกำเนิดเสียงสีขาวของแท้

เส้นโค้งสุดท้ายอยู่ใกล้กับแบนโดยรวมนอกเหนือจากขนาดโดยทั่วไปที่ลดลงด้วยความถี่ซึ่งสามารถชดเชยได้ง่าย โดยเฉพาะอย่างยิ่งมีจำนวนยอดเล็ก ๆ น้อย ๆ (ช่วง 2 ถึง 5 เดซิเบล) ที่จำนวนความถี่ที่ตรงกับยอดเขาหลักในแอมป์สหกรณ์เท่านั้น สิ่งนี้บ่งชี้ว่ามันเป็นคุณสมบัติของระบบพื้นฐานไม่ใช่ของซีเนอร์และเป็นข้อบกพร่องของสัญญาณรบกวนของแอมพลิฟายเออร์พื้นฐานที่ จำกัด ประสิทธิภาพโดยรวม - ตัวบ่งชี้ที่ดีที่อุปกรณ์เสียงรบกวนต่ำมีความชอบธรรม

ที่กล่าวว่าเข็มที่เด่นชัดอยู่ที่ประมาณ 1.3 หน่วยจาก 1 MHz ให้ประมาณ 20 เดซิเบลเดือยใน op-amp เท่านั้นและ 10 เดซิเบลในเดือยสุดท้ายแสดงให้เห็นแหล่งกำเนิดเสียงภายนอกบางขนาด ความถี่อยู่ที่ 1.3 / 4 = 0.325 จากวิธีที่ 1 ถึง 10 MHz ในระดับบันทึก ~~~ = 2.1 MHZ นี่อาจเป็นความถี่ IF ในชุดทดสอบ (1.6 MHz?) ในทำนองเดียวกันช่วงแหลมแคบ ๆ ที่มีขนาดสูงในช่วง 20 Mhz - 80 MHz op-amp เท่านั้นแนะนำให้ใช้ระบบการวัดหรือการตอบสนองแบบออปแอมป์ปลอม

ที่น่าสนใจการเปลี่ยนแปลงอย่างฉับพลันของ op-amp เพียงการตอบสนองในช่วง 80 - 100 MHz ที่มีระดับเสียงแหลมเล็กน้อยและความแปรปรวนทั่วไปที่กว้างนั้นไม่ได้สะท้อนให้เห็นในทุกที่ในขอบเขตเดียวกันในเอาต์พุตสุดท้าย

โดยรวมดูเหมือนว่าเสียง op-amp เป็นปัจจัยสำคัญในการไม่ยึดถืออุดมการณ์ของผลลัพธ์สุดท้าย หากข้อผิดพลาด "ที่สังเกตได้" ในการตอบสนองของ op amp ถูกลบออกจากผลลัพธ์สุดท้ายจะมีการสร้างแหล่งกำเนิดเสียงที่ดีกว่า เนื่องจากนี่เป็นความจริงด้วยแอมป์เสียงรบกวนต่ำดูเหมือนว่าอุปกรณ์เสียงรบกวนที่สูงขึ้นจะให้ผลลัพธ์ที่แย่ยิ่งกว่าเดิม


1
ตกลงฉันจะปล่อยให้การอ้างอิงของคุณ แต่มันอาจจะถูกลบออกโดย mod ด้วยเหตุผลเดียวกับที่ sig ถูกลบออก ฉันเคยคิดเกี่ยวกับการเพิ่มการอ้างอิงส่วนบุคคลเช่นนั้น แต่แล้วฉันคิดว่าสิ่งที่โพสต์จะกลายเป็นความยุ่งเหยิงถ้าทุกคนและน้องสาวตัวน้อยของเขาจะเพิ่มรหัสเช่นนั้น ดังนั้นฉันไม่ทำ ฉันจะเก็บข้อมูลอ้างอิงบนพีซีของฉันแทนพร้อมลิงก์ไปยังคำตอบ มือ!
stevenvh

เพิ่งมาจากความอยากรู้จุดประสงค์ของการอ้างอิงคืออะไร?
drxzcl

1
ผู้ดำเนินรายการ - อีกครั้ง "เมื่อถูกถาม" - เราทุกคนไม่ได้อยู่ในนิรันดร์ในตอนนี้
รัสเซลแม็คมาฮอน

RE "อาจเป็นผลลัพธ์ที่ดีที่สุดเมื่อปิดเครื่องทั้งหมด" ซึ่งอาจเป็นส่วนที่แบนราบของสามเส้นโค้ง แต่อาจเป็นการวัดสัญญาณรบกวนที่ส่งเข้าของเครื่องวิเคราะห์สเปกตรัมเองดังนั้นจึงไม่ค่อยดีสำหรับการทดสอบ อุปกรณ์อื่น ๆ.
โฟตอน

0

พวกเขาอาจใช้ op amp ใด ๆ เพื่อทำงาน เสียงที่เกิดจากการกำเนิดของไดโอดนั้นสูงมากเมื่อเข้าสู่แอมป์สหกรณ์ครั้งแรก (~ 40dB เหนือเสียงความร้อน) ซึ่ง "สัญญาณ" (ที่นี่, เสียงที่ต้องการ) - อัตราส่วนเสียงต่อถูกสร้างขึ้นอย่างมั่นคงแล้วและไม่มีตัวเลือกแอมป์สหกรณ์เปลี่ยนแปลง หรือสีมัน


3
จากเส้นโค้งในคำตอบของรัสเซลและผลกำไรที่ได้ 18.3 เดซิเบลของเครื่องขยายสัญญาณ MAX2650 ดูเหมือนว่าเสียงของซีเนอร์ก่อนที่การขยายจะอยู่ที่ -86 dBn; หรือเหนือพื้นเสียงประมาณ 10 เดซิเบล คุณคิด 40 เดซิเบลได้อย่างไร
โฟตอน
โดยการใช้ไซต์ของเรา หมายความว่าคุณได้อ่านและทำความเข้าใจนโยบายคุกกี้และนโยบายความเป็นส่วนตัวของเราแล้ว
Licensed under cc by-sa 3.0 with attribution required.