Hi,
De volgende metingen, deze betreffen het pulsgedrag en ik heb er voor gekozen het ingangssignaal met 100mV te verhogen en dan te kijken hoe de schakeling hierop reageert.
Later doe ik ook nog simulaties, om uit te vinden hoe de schakeling zich gedraagt ten tijde van overbelasting aan de uitgang.
Dit is het schema met onderin het simulatie puls commando.
.
En hieronder het resultaat, de puls wergave ziet er netjes uit en waar de cursor staat is de uitgangspanning binnen 1PPM weer stabiel en dat is na 0,2 seconde nadat de flan naar beneden gaat.
Het doel is b.v. ook om een variabel spanning aan te bieden aan de buffer en dan zit je er niet te wachten dat het lang duurd voor de uitgang van deze schakeling stabiel is geworden.
Veel eigenschappen hangen allemaal van elkaar af, zoals ik al eerder had aangegeven, wil je een 1Hz kantelpunt om nog meer ruis te onderdrukken,
verwacht dan niet dat je schakeling snel op de definitieve uitgangsspanning staat.
En dan heb ik het nog niet gehad over de grote van b.v. C1 die dan ook zo'n 30x hoger in waarde moet worden, dat is een hele grote film condensator!
.
Dan komen we nu aan bij het ruis gedrag, en ik worstel er nog steeds hoe ik dit deel zal behandelen, ik ga gewoon beginnen en zie wel hoe het gaat lopen.
Het heeft weinig zin om naar een perfect ruisgedrag te gaan zoeken/ontwikkelen als je bron zelf al een vrij groot ruisgedrag heeft.
Hieronder wat plaatjes die laten zien wat de ruis is van wat referentie bronnen en wat metingen aan mijn schakelingen.
Maar eert wat info over ruisbronnen, o sorry, ik bedoel referentie onderdelen, zoals spanningsreferentie IC's en wat Zeners.
De onderstaande lijst laat zien bij welke referentie spanning welke waarde hoort in PPM en procentueel.
Bij 10V is één PPM 10µV en procentueel is dat één tienduizendste procent.
Dit lijstje laat ik zien omdat ik b.v. wel een leuke buffer kan maken voro de 10V uitgansspanning maar als ik de buffer wil gebruiken voor een variabel toepassing dan kan je door het lijstje snel zien hoe goed de buffer moet zijn wat ruis betreft bij 100mV uitgangsspanning.
Dan zou bij deze 100mV de ruis aan de uitgang niet boven de 100nV mogen komen en het liefst nog beter!
Natuurlijk is er een optie tot een spanningsdeler aan de uitgang, maar daarmee win je wel dynamiek maar gaat ook ten koste van de Ri van de uitgang.
.
Dit is de ruis van een van mijn testschakelingen met de ADA4522-1 en de LT1010 buffer, dat ziet er niet zo goed uit rond de 10Hz.
De schakeling deed het wat andere eigenschappen betreft best aardig, maar met het Himalaya ruisgedrag was ik toch niet echt blij.
Na wat spelen met de ingangsweerstand van de LT1010 buffer, werd het na wat nieuwe ruismetingen duidelijk dat de bias ruis van de LT1010 te veel meespeeld in deze schakeleing.
Ik had al eerder gezegt hier op het forum dat door de opbouw van de schakeling je de gebruikte buffer niet als perfecte draadje met stroomversterking kan zien.
De buffer hangt niet volledig in de loop voor AC en daarom mag je b.v. zijn ruisgedrag niet negeren.
Tijdens de Spice sweeps dacht ik aan een opmerking op het EEVBLog over de buffer, dat je ook zoiets als een NE5534A kan gebruiken.
Dus uiteindelijk zit er nu een NE5532A in zodat dus ruis naar beneden gaat en ik ook makkelijk 20mA kan leveren als ik dit nodig vind.
.
Waar wel rekening mee moet worden gehouden is dat er misschien geen ruisprofiel van de NE5532 in LTspice zit.
Dus de onderstaande plaatjes die ik zo laat zien kunnen nog gelogen zijn, het blijft Spice!
Ik zal dus ook nog een test moeten doen met een opamp van ongeveer gelijke capaciteiten waar ook een ruisprofile in zit om de verschillen te kunnen zien.
Het kan best zijn dat de NE5532A ruisvrij is die in de LTSpice library zit.
Ik denk dat ik de eerste testen ga doen met een LT1007 die redelijk overeen komt met een dual NE5532A.
Laat ik eerst een plaatje zien van de zover ik weet de meest ruisarme zener en dat is de LTZ1000.
De meeste proefschakelingen laten allemaal een serie weerstand van 120Ω zien voor de zener in de LTZ1000 wat dan neer komt op ongeveer 5mA dus iets beter dan de 4mA op het plaatje.
Dit plaatje laat goed zien hoe sterk de Zener ruis afhankelijk is van de stroom die er doorheen loopt.
Bij de meest gebruikte 5mA zit de 1/f ruis dus bij 1Hz en rond de 45nV/√Hz.
.
Het is nu wel duidelijk dat het ruisgedrag van mijn buffer met de LT1010 in ieder geval niet voldoet als hij achter een LTZ1000 zou worden gebruikt.
Deze schakeling is ook niet direct bedoeld om een LTZ1000 te bufferen, maar b.v. voor LM399A en andere goede IC referenties.
Maar dus ook bij de LM399A en zeg de LT1021-7V moet de schakeling zo min mogelijk ruis toevoegen en
ik laat nu eerst de ruis van dit soort IC's zien en de ruisgrafieken die ik heb gevonden van de NE5532A en dan hoeveel mijn schakeling ruist.
De Philips grafiek van de NE5532A
.
En deze is van TI, waarschijnlijk door een stagiere getekend, zo van: doe maar wat, daar ligt een lineaal hier zijn vijf waarden en klieder maar wat.
.
Het ruisgedrag van de LT1010 buffer, er is zeer goed te zien dat bij een varieerende bron impedantie de ruis ook sterk varieerd.
De ruisgrafiek start ook pas bij 10 Hz, en als je de lijn doortrekt naar 1Hz of lager dan wordt get pas echt schikken van zijn ruisgedrag.
Is dit nu een slecht IC, nee naturulijk niet, alleen niet geschikt voor deze toepassing.
.
Mijn geliefde LT1021 met zijn ruisgedrag, de 5 en de 7V versie zijn beter dan de LM399 en de 10V verzie komt overeen met het ruisgedrag van de LM399.
.
Hier is goed zichtbaar waarom de LM399 en ruismonster wordt genoemd!
Bij 10Hz zit hij al op de 170nV√Hz en de LTZ1000 is op die frequentie ongeveer 45.
.
De MAX6350, heeft bij 5V iets meer ruis dan de LT1021 bij 5V en 10Hz.
.
En dan is dit nu het laaste stukje, eerst het schema in LTSpice met het gebruikte ruis commando.
.
En de schakeling geeft deze grafiek wat de ruis betreft.
.
Beneden de 1Hz is de ruis ongeveer 15nV√Hz, en dat loopt voor deze schakeling verder niet op, dat is de mooie bijdrage van de Chopper/Autozero opamps.
De ruis kan nog lager worden als ik er voor kies de weerstanden die de versterking instellen lager te kiezen in waarde.
Als ik in het hier bovenstaande schema R7 5K maak en R6 2,1K dan kom ik rond de 10nV√Hz uit.
Maar dat veranderd ook weer het andere AC gedrag zoals de pulsweergave en het kantelpunt, dat kan ik naturulijk wel ook gaan schalen, maar dan wordt C1 van 4,7uF ook weer groter.
Vooralsnog zie ik voor wat ik nu heb bereikt niet in, om voor het laagste ruisgedrag te gaan, daar mijn referentie bronnen dominanter zijn in hun ruisgedrag.
En al vergeten?
Ik moet nog testen of LTSpice wat ruis betreft wel klopt met de NE5532A, dat wordt mijn volgende stap.
Dit heeft uren gekost om het hier enigzins redelijk te plaatsen, dus nu even rusten!
Shoot!
Bram