ЭМС для ИМС: влияние внешнего ЭМП на некоторые ОУ

[Sаgittarius]

ЭМС - электромагнитная совместимость, имеется в виду обнуление возможности генерировать магнитные поля и принимать их; тут - второе.
ЭМП - электромагнитное поле.

Потырено с аудиоскаенсревю: https://www.audiosciencereview.com/...the-lm4562-lme497x0-family.10687/#post-296536

Чувствительность операционных усилителей к электромагнитным полям, особенно семейства LM4562/LME497XY

Это была (и будет) длинная история, которая началась еще в 2008 году, когда я начал с интенсивного тестирования различных операционных усилителей на предмет их восприимчивости к электромагнитным полям в воздухе или изнутри приборов. Был протестирован довольно длинный ряд операционных усилителей, включая uA741, uA1458, LM358, OP97, TL071, TL072, AD829, AD844, AD797, AD825, LT1028, LT1122, OPA134, OPA2134, OPA627, OPA211, OPA827, LM6171, LM4562, LME49710, LME49720, NE5532.

Таким образом, это были операционные усилители входного каскада BJT и JFET, медленные и быстрые, низкий ток питания или стандартный ток питания. Некоторые из них работали очень хорошо и почти не подвергались воздействию “нормального” лабораторного или домашнего электромагнитного поля, окружавшего тестовую печатную плату или коробку, некоторые работали “умеренно”, а некоторые работали очень плохо, реагируя на малейшее изменение электромагнитного поля вблизи них, например, на изменение их положения на тестируемой печатной плате или коробке.испытательный стенд или приближение руки или просто движение воздуха или тела на расстоянии 1 м.

В целом, входные операционные усилители JFET не имели проблем, и поведение входных операционных усилителей BJT было очень разным, от отличной невосприимчивости до ужасной чувствительности к малейшему изменению в их окрестностях.

В качестве вывода, абсолютно худшим поведением было поведение семейства LM4562/LME49710/LME49720, купленное несколько раз за последние 12 лет непосредственно у производителей или авторизованных дистрибьюторов. Никаких подделок, никаких дешевых покупок.

Каждый раз, когда я публиковал некоторые результаты, это вызывало сильную реакцию и недовольство, особенно людей, занимающихся производством звука, которые использовали те части, которые не работали хорошо.

Детали были измерены в лаборатории, где я работал 12 лет назад, а затем в лаборатории моего домашнего офиса. Использовались различные звуковые карты, различные настольные ПК и ноутбуки с батарейным питанием, а также аналоговые осциллографы, автономные осциллографы DSO и USB-области. Результаты были согласованы независимо от используемых приборов.

Лучшими исполнителями re EM иммунитета были

все протестированные операционные усилители JFET (TL07X, OPA134, OPA627, OPA827, AD825),
из BJT превосходными были AD797, LT1028, AD844.
LM6171 и NE5532 были приемлемыми,
в то время как LM4562 и LME497X0 полностью провалились.

Хорошо, давайте посмотрим историю.

1-й раунд, март 2008

Еще в 2008 году я решил проверить линейность усиления разомкнутого контура в соответствии со схемой, опубликованной в Analog Devices datasheet of the OP177 precision opamp, стр. 9. Схема показана на рис.1.


Рис.1. Схема тестирования операционных усилителей, усиление сигнала -1, усиление шума 86 dB

Она имеет коэффициент усиления сигнала -1, но освобождает петлю обратной связи за счет увеличения коэффициента усиления шума (резисторы 1M/10R в оригинальных схемах).

Я не зашел так далеко с усилением шума, потому что хотел протестировать операционные усилители с более низким коэффициентом усиления в разомкнутой петле ООС, поэтому я использовал коэффициент делителя усиления шума как 100k/10 Ом. Таким образом, моя схема имела усиление сигнала -1 и усиление шума 86 дБ. По мере увеличения усиления шума подавляется действие обратной связи (меньше обратной связи), и присущие искажения и другие присущие линейные и нелинейные параметры операционного усилителя становятся более очевидными.

Коэффициент усиления входного сигнала равен -1 (инвертирующий), однако собственный шум операционного усилителя усиливается на 86 дБ, т. е. в 20 000 раз, по отношению к частотной характеристике операционного усилителя при таком высоком коэффициенте усиления. Поскольку входная чувствительность звуковой карты составляла около 1 В, я добавил делитель -25 дБ к выходу тестовой схемы, чтобы иметь возможность использовать более высокое выходное напряжение операционного усилителя.

1-я тестовая схема была построена на универсальной тестовой плате без плоскости заземления. Плата была размещена над большим алюминиевым листовым металлом, который был соединен с сигнальным заземлением в одной точке и обеспечивал некоторое электростатическое экранирование. Измерительная установка была одноконцовой, поэтому токи, протекающие через экран сигнальных кабелей, к сожалению, создают небольшое падение напряжения, которое добавляется к напряжению сигнала и отображается в виде линий на частоте сети и ее кратных. Тем не менее, эти основные помехи постоянны и одинаковы для всех тестируемых деталей, поэтому условия тестирования остаются одинаковыми для всех тестируемых деталей.



Рис.2. LT1028 с усилением шума 86dB и усилением сигнала -1

LT1028 был отличным биполярным входным операционным усилителем с очень низким уровнем шума и очень низкими искажениями. Мы можем видеть некоторые иголки сетевой системы, низкие искажения 0,03% (пожалуйста, примите во внимание, что эквивалентное усиление составляет 86 дБ), один из самых низких шумов от всех тестируемых частей и отсутствие неожиданных спектральных интерференционных линий.

OPA627



Рис.3. OPA с усилением шума 86 дБ и усилением сигнала -1

OPA627 - очень дорогой входной операционный усилитель JFET с низким уровнем шума и низкими искажениями. Мы видим уровень шума примерно на 10 дБ выше, чем у LT1028, низкие искажения около 0,04% и отсутствие неожиданных спектральных интерференционных линий.

LME49710


Рис.4. LME49710 с усилением шума 86 дБ и усилением сигнала -1

LME49710 от National Semiconductor был новой частью в то время, и он был представлен с очень высокими ожиданиями и сопровождался высокой оценкой среди аудиофилов. Поэтому я заказал образцы и поместил их в тест. Это было большое разочарование. Как видно из спектрального графика, искажения невелики, однако существует лес симметрично распределенных спектральных линий каждые 10 Гц. Что это? И почему именно этот операционный усилитель, все образцы?



Рис.5. Коэффициент усиления шума LME49710 86 дБ, нулевая линия, без сигнала.
Измерение было повторено без входного сигнала, но лес спектральных линий, помещенных в кратные 10 Гц, остался на месте.



На фиг.6. AD797 шума 86 дБ усиления, нулевой линии - без сигнала.

Другой биполярный малошумящий операционный усилитель был испытан для сравнения, AD797 на @@Скотт wurcer. Нулевая линия чиста, только с некоторыми помехами сетевой частоты, причина тому - способ установки.

Я тестировал многие другие ОУ в 1-м туре, но эти самые интересные я показал здесь. Я опубликовал эти результаты в 2008 году и получил сомнения по поводу результатов LME49710. Неправильные образцы, плохая разводка печатной платы, экранирование, как вы называете это. Многим было трудно переварить, что результат LME49710 оставался плохим, даже при том, что условия тестирования были одинаковыми для всех тестируемых операционных усилителей.

Таким образом, тест был повторен, и тестовая печатная плата была помещена в полностью экранированную небольшую металлическую коробку. Уровень шпор сетевой частоты снизился, однако различия между операционными усилителями остались прежними, и LME49710 все еще имеет лес иголок, теперь в основном на каждые 100 Гц. Отличным результатом снова стал LT1028.



Рис.7. Усиление шума LT1028 86 дБ, усиление сигнала -1, плата помещена в металлическую экранированную коробку.

2-й раунд измерений
был проведен в 2013 году с новыми образцами операционных усилителей и почти такими же результатами, как и в 2008 году. Другая звуковая карта, другое место измерения, ничего нового, просто подтверждение предыдущих результатов.

3-й раунд измерений, январь 2016

Совершенно другие образцы, теперь двойные операционные усилители, и новые измерения, теперь не только анализ спектра, но и измерения во временной области. Спектры снова были похожи на те, которые мы уже видели, но я добавил измерения осциллографа, и думаю, что они были интересными.

NE5532



Рис.8. Усиление шума NE5532 86dB усиление сигнала -1, вход закорочен.
NE5532 был добавлен в тест, и мы можем видеть спектральные линии на каждые 100 Гц, но они примерно на 20 дБ ниже, чем у LM4562.

LM4562


Рис.9. Усиление шума LM4562 86dB усиление сигнала -1, вход закорочен. Высокие иголки через каждые 100 Гц и гораздо меньшие иголки через каждые 10 Гц.

LM4562 100 Гц синус 8Vp-p

Рис.10. Усиление шума LM4562 86dB, усиление сигнала -1, синус 100Hz. Мы видим, что каждые 10 мс у нас есть всплеск, что-то запускает операционный усилитель, и похоже, что он некоторое время работал как компаратор без обратной связи. Эти острые и короткие всплески ответственны за лес гармоник при кратных 100 Гц, которые мы могли видеть на рис.9, выше.

Ещё много материала, просьба не перебивать стартовый пост.

 

[Sаgittarius]

Рис.11. Запись времени LM4562 теперь производится пикоскопическим USB-осциллографом. Видны одни и те же пики каждые 10 мс.



Рис.12. LM4562, даже спектральный анализ пикоскопа с низким разрешением улавливает всплески и повторяющиеся спектральные линии каждые 100 Гц. Разочарование.



Рис.13. OPA2134 протестирован чистым в той же установке.




Рис.14. Временная запись нулевой линии LM4562. Мы можем видеть как пики с частотой повторения 100 Гц, так и более широкий с повторением 10 Гц.

Считыватели заряда батареи предположили, что всплески вызваны остаточной пульсацией источника питания. Поэтому я поставил тестовую плату от двух батарей 9V и helas – спектр остался неизменным.



Рис.15. С питанием от батареи.

LM4562 Хорошо, источник питания батареи не помог, так что насчет дальнейших предложений? Предположили, что проблема заключается в плохой универсальной печатной плате и плохом обходе питания.

Поэтому я разработал, заказал и оплатил двустороннюю печатную плату с металлическими сквозными отверстиями и верхней экранирующей плоскостью заземления.



Рис.16. Новая тестовая схема, включающая схему усиления шума 86 дБ/-1, а также схему усиления сигнала 40 дБ для двух операционных усилителей.


Рис.17. А это фото новой тестовой схемы

Процедура тестирования была повторена, амплитуда кратных 100 Гц иголок на участках LM4562 была уменьшена, но они все еще были там. Меня снова проинструктировали, что проблема в моей конструкции печатной платы и в гнезде, который используется для LM4562
......... Лучше не добавлять комментариев.

4-й раунд измерений, январь 2020

Хорошо, я глуп и не могу спроектировать печатную плату, чтобы сделать этот бедный LM4562 достаточно счастливым. Итак, давайте двигаться вперед, я заказал у экспертов и из источника, непосредственно из TI, оценочную плату LME49720NABD.




Рис.18. Схема оценочной платы от TI (ее можно найти только в архиве LM4562 datasheet)



Рис.19. Оценочная плата

LME49720NABD Хорошая плата, не так ли? Короткие следы, SMD-байпасные конденсаторы прямо на выводах операционного усилителя, это будет прорыв, верно? (... это было не так, как мы увидим)

, и я также поместил свою двустороннюю тестовую плату PCB со схемой усиления шума 86dB в тест и поместил ее в коробку из металлического листа, чтобы обеспечить экранирование.


Рис.20. Моя тестовая плата с усилением шума 86 дБ в экранированной коробке

Начнем с “правильной оценочной платы” LME49720NABD от производителя TI. Как видно из рис.18, он имеет коэффициент усиления всего лишь -1, 10k/10k инвертора. Поэтому проблем быть не должно. Хорошая печатная плата, правильный обход питания, что еще и лучше можно было бы сделать?

Таким образом, это выход с платы OUT_1, измеренный с входом платы, замкнутой перемычкой JP2.

См. следующий пост.

 

[Sаgittarius]

Рис.21. Выход LME49720NABD с закороченным входом.

Однако иногда это выглядит так:




Рис.22. Выход LME49720NABD с закороченным входом.
Иногда это выглядит так. Зависит от всего. Зависит от малейшего движения платы на моем испытательном стенде, а также от моей руки, приближающейся к плате.

Проверено – вход операционного усилителя улавливает электромагнитное поле вблизи него и срабатывает при пересечении нуля частотного поля сети 50 Гц. Теперь это зависит от интенсивности электромагнитного поля вблизи операционного усилителя.

Таким образом, это не имеет ничего общего с разводкой питания, с пульсациями блока питания (мы видели ту же проблему с питанием от батареи на рис.15), и даже размещение этой платы в медную экранирующую коробку не помогло. Единственным лекарством, вероятно, будет железная коробка для экранирования внешнего электромагнитного поля, которое запускает LME49720NA, как компаратор.

Итак, нет счастья и удачи с профессиональной оценочной доской TI. Давайте вернемся к моей двухсторонней тестовой печатной плате с усилением шума 86 дБ, помещенной в коробку из металлического листа.

Был проведен аналогичный набор измерений, как и в 1-м раунде испытаний в 2008 году. Тестируемыми операционными усилителями были TL072, OPA2134, NE5532 и LM4562. На этот раз спектральные графики правильно откалиброваны в дБВ. Результаты графика следующие, без дальнейших комментариев, за исключением одного – LM4562 был единственным, кто показал множественные спектральные иголки с разносом частот 100 Гц.



Рис.23. Тест усиления шума 86dB, выход TL072 с закороченным входом.



Рис.24. Тест усиления шума 86dB, выход OPA2134 с закороченным входом.



Рис.25. Тест усиления шума 86dB, выход NE5532 с закороченным входом.



Рис.26. Тест усиления шума 86 дБ, выход LM4562 с закороченным входом.



Рис.27. Тест усиления шума 86 дБ, выход TL072 для входа 100 Гц.



Рис.28. Тест усиления шума 86dB, выход OPA2134 для входа 100Hz.


РасположениеПрага

• Jan 3, 2020
• #1

Чувствительность операционных усилителей к электромагнитным полям, связанным с воздухом, особенно семейства LM4562/LME497XY

Это была (и будет) длинная история, которая началась еще в 2008 году, когда я начал с интенсивного тестирования различных операционных усилителей на предмет их восприимчивости к электромагнитным полям в воздухе или изнутри приборов. Был протестирован довольно длинный ряд операционных усилителей, включая uA741, uA1458, LM358, OP97, TL071, TL072, AD829, AD844, AD797, AD825, LT1028, LT1122, OPA134, OPA2134, OPA627, OPA211, OPA827, LM6171, LM4562, LME49710, LME49720, NE5532. Таким образом, это были операционные усилители входного каскада BJT и JFET, медленные и быстрые, низкий ток питания или стандартный ток питания. Некоторые из них работали очень хорошо и почти не подвергались воздействию “нормального” лабораторного или домашнего электромагнитного поля, окружавшего тестовую печатную плату или коробку, некоторые работали “умеренно”, а некоторые работали очень плохо, реагируя на малейшее изменение электромагнитного поля вблизи них, например, на изменение их положения на тестируемой печатной плате или коробке.испытательный стенд или приближение руки или просто движение воздуха или тела на расстоянии 1 м. В целом, входные операционные усилители JFET не имели проблем, и поведение входных операционных усилителей BJT было очень разным, от отличной невосприимчивости до ужасной чувствительности к малейшему изменению в их окрестностях. В качестве вывода, абсолютно худшим поведением было поведение семейства LM4562/LME49710/LME49720, купленное несколько раз за последние 12 лет непосредственно у производителей или авторизованных дистрибьюторов. Никаких подделок, никаких дешевых покупок. Каждый раз, когда я публиковал некоторые результаты, это вызывало сильную реакцию и недовольство, особенно людей, занимающихся производством звука, которые использовали те части, которые не работали хорошо.

Детали были измерены в лаборатории, где я работал 12 лет назад, а затем в лаборатории моего домашнего офиса. Использовались различные звуковые карты, различные настольные ПК и ноутбуки с батарейным питанием, а также аналоговые осциллографы, автономные осциллографы DSO и USB-области. Результаты были согласованы независимо от используемых приборов. Лучшими исполнителями re EM иммунитета были все протестированные операционные усилители JFET (TL07X, OPA134, OPA627, OPA827, AD825), из BJT превосходными были AD797, LT1028, AD844. LM6171 и NE5532 были приемлемыми, в то время как LM4562 и LME497X0 полностью провалились.

Хорошо, давайте посмотрим историю.

1-й раунд, март 2008

Еще в 2008 году я решил проверить линейность усиления разомкнутого контура в соответствии со схемой, опубликованной в Analog Devices datasheet of the OP177 precision opamp, стр. 9. Схема показана на рис.1. Она имеет коэффициент усиления сигнала -1, но освобождает петлю обратной связи за счет увеличения коэффициента усиления шума (резисторы 1M/10R в оригинальных схемах). Я не зашел так далеко с усилением шума, потому что хотел протестировать операционные усилители с более низким коэффициентом усиления OL, поэтому я использовал коэффициент делителя усиления шума как 100k/10ohm. Таким образом, моя схема имела усиление сигнала -1 и усиление шума 86 дБ. По мере увеличения усиления шума подавляется действие обратной связи (меньше обратной связи), и присущие искажения и другие присущие линейные и нелинейные параметры операционного усилителя становятся более очевидными. Коэффициент усиления входного сигнала равен -1 (инвертирующий), однако собственный шум операционного усилителя усиливается на 86 дБ, т. Е. в 20 000 раз, по отношению к частотной характеристике операционного усилителя при таком высоком коэффициенте усиления. Поскольку входная чувствительность звуковой карты составляла около 1 В, я добавил делитель 25 дБ к выходу тестовой схемы, чтобы иметь возможность использовать более высокое выходное напряжение операционного усилителя.

1-я тестовая схема была построена на универсальной тестовой плате без плоскости заземления. Плата была размещена над большим алюминиевым листовым металлом, который был соединен с сигнальным заземлением в 1 точке и обеспечивал некоторое электростатическое экранирование. Измерительная установка была одноконцовой, поэтому токи, протекающие через экран сигнальных кабелей, к сожалению, создают небольшое падение напряжения, которое добавляется к напряжению сигнала и отображается в виде линий на частоте сети и ее кратных. Тем не менее, эти основные spuriae постоянны и одинаковы для всех тестируемых деталей, поэтому условия тестирования остаются одинаковыми для всех тестируемых деталей.

Рис.1. Схема тестирования операционных усилителей, усиление сигнала -1, усиление шума 86dB

LT1028

Рис.2. LT1028 с усилением шума 86dB и усилением сигнала -1

LT1028 был отличным биполярным входным операционным усилителем с очень низким уровнем шума и очень низкими искажениями. Мы можем видеть некоторые spuriae сетевой системы, низкие искажения 0,03% (пожалуйста, примите во внимание, что эквивалентное усиление составляет 86 дБ), один из самых низких шумов от всех тестируемых частей и отсутствие неожиданных спектральных интерференционных линий.

OPA627

Рис.3. OPA с усилением шума 86 дБ и усилением сигнала -1

OPA627-очень дорогой входной операционный усилитель JFET с низким уровнем шума и низким дитортионом. Мы видим уровень шума примерно на 10 дБ выше, чем у LT1028, низкие искажения около 0,04% и отсутствие неожиданных спектральных интерференционных линий.

LME49710

Рис.4. LME49710 с усилением шума 86 дБ и усилением сигнала -1

LME49710 от National Semiconductor был новой частью в то время, и он был представлен с очень высокими ожиданиями и сопровождался высокой оценкой среди аудиофилов. Поэтому я заказал образцы и поместил их в тест. Это было большое разочарование. Как видно из спектрального графика, искажения невелики, однако существует лес симметрично распределенных спектральных линий каждые 10 Гц. Что это? И почему именно этот операционный усилитель, все образцы?

Рис.5. Коэффициент усиления шума LME49710 86 дБ, нулевая линия
Измерение было повторено без входного сигнала, но лес спектральных линий, помещенных в кратные 10 Гц, остался там.

На фиг.6. AD797 шума 86 дБ усиления, нулевой линии

другое биполярное низкий уровень шума операционный усилитель был испытан для сравнения, AD797 на @@Скотт wurcer . Нулевая линия-это чистый, только с некоторым магистралей то есть из способ установки.

Я тестировал многое другое ОУ в 1-м туре, но эти самые интересные я показал здесь. Я опубликовал эти результаты в 2008 году и получил сомнения по поводу результатов LME49710. Неправильные образцы, плохой обход печатной платы, экранирование, вы называете это. Многим было трудно переварить, что результат LME49710 был плохим, даже после того, как условия тестирования были одинаковыми для всех тестируемых операционных усилителей.

Таким образом, тест был повторен, и тестовая печатная плата была помещена в полностью экранированную небольшую металлическую коробку. Уровень spuriae снизился, однако различия между операционными усилителями остались прежними, и LME49710 все еще имеет лес spuriae, теперь в основном на каждые 100 Гц. Отличным результатом снова стал LT1028.

Рис.7. Усиление шума LT1028 86 дБ, усиление сигнала -1, металлическая экранированная коробка

2-й раунд измерений
был проведен в 2013 году с новыми образцами операционных усилителей и почти такими же результатами, как и в 2008 году. Другая звуковая карта, другое место измерения, ничего нового, просто подтверждение предыдущих результатов.

3-й раунд измерений, январь 2016

еще одни образцы, теперь двойные операционные усилители, и новые измерения, теперь не только анализ спектра, но и измерения во временной области. Спектры снова были похожи на те, которые мы уже видели, но я добавил измерения осциллографа, и я думаю, что они были интересными.

NE5532

Рис.8. Усиление шума NE5532 86dB усиление сигнала -1, вход закорочен.
NE5532 был добавлен в тест, и мы можем видеть спектральные линии на каждые 100 Гц, но они примерно на 20 дБ ниже, чем у LM4562 на рис.9.

LM4562

Рис.9. Усиление шума LM4562 86dB усиление сигнала -1, вход закорочен. Высокие spuriae через каждые 100 Гц и гораздо меньшие spuriae через каждые 10 Гц.


LM4562 100 Гц синус 8Vp-p

Рис.10. Усиление шума LM4562 86dB, усиление сигнала -1, синус 100Hz. Мы видим, что каждые 10 мс у нас есть всплеск, что-то запускает операционный усилитель, и похоже, что он некоторое время работал как компаратор без обратной связи. Эти острые и короткие всплески ответственны за лес гармоник при кратных 100 Гц, которые мы могли видеть на рис.9.

Рис.11. Запись времени LM4562 теперь производится пикоскопическим USB-осциллографом. Видны одни и те же пики каждые 10 мс.

Рис.12. LM4562, даже спектральный анализ пикоскопа с низким разрешением улавливает всплески и повторяющиеся спектральные линии каждые 100 Гц. Разочарование.

Рис.13. OPA2134 протестирован чистым в той же установке.

Рис.14. Временная запись нулевой линии LM4562. Мы можем видеть как пики с частотой повторения 100 Гц, так и более широкий с повторением 10 Гц.



Считыватели заряда батареи предположили, что всплески вызваны остаточной пульсацией источника питания. Поэтому я поставил тестовую плату от двух батарей 9V и helas – спектр остался неизменным.

Рис.15. Источник питания батареи

LM4562 Хорошо, источник питания батареи не помог, так что насчет дальнейших предложений? Они предположили, что проблема заключается в плохой универсальной печатной плате и плохом обходе питания.

Поэтому я разработал, заказал и оплатил двустороннюю печатную плату с металлическими сквозными отверстиями и верхней экранирующей плоскостью заземления.

Рис.16. Новая тестовая схема, включающая схему усиления шума 86 дБ/-1, а также схему усиления сигнала 40 дБ для двух операционных усилителей.

Рис.17. А это фото новой тестовой схемы

Процедура тестирования была повторена, амплитуда кратных 100 Гц spuriae на участках LM4562 была уменьшена, но они все еще были там. Меня снова проинструктировали, что проблема в моей конструкции печатной платы и в гнезде, который используется для LM4562 ......... Лучше не добавлять комментариев.

4-й раунд измерений, январь 2020

Хорошо, я глуп и не могу спроектировать печатную плату, чтобы сделать этот бедный LM4562 достаточно счастливым. Итак, давайте двигаться вперед, я заказал у экспертов и из источника, непосредственно из TI, оценочную платуLME49720NABD.

Рис.18. Схема платы оценки TI (ее можно найти только в архиве LM4562 datasheet)

Рис.19. Оценочная плата

LME49720NABD Хорошая плата, не так ли? Короткие следы, SMD-байпасные конденсаторы прямо на выводах операционного усилителя, это будет прорыв, верно? (... это было не так, как мы увидим)

, и я также поместил свою двустороннюю тестовую плату PCB со схемой усиления шума 86dB в тест и поместил ее в коробку из металлического листа, чтобы обеспечить экранирование.

Рис.20. Моя тестовая плата с шумоподавлением 86 дБ в экранированной коробке

Начнем с “правильной оценочной платы” LME49720NABD от производителя TI. Как видно из рис.18, он имеет коэффициент усиления всего лишь -1, 10k/10k инвертора. Поэтому проблем быть не должно. Хорошая печатная плата, правильный обход питания, что еще и лучше можно было бы сделать.

Таким образом, это выход с платы OUT_1, измеренный с входом платы, замкнутой перемычкой JP2.

Рис.21. Выход LME49720NABD с закороченным входом.

Однако иногда это выглядит так

Рис.22. Выход LME49720NABD с закороченным входом.
Иногда это выглядит так. Зависит. Зависит от малейшего движения платы на моем испытательном стенде, а также от моей руки, приближающейся к плате. Переведено – вход операционного усилителя улавливает электромагнитное поле вблизи него и срабатывает при пересечении нуля частотного поля сети 50 Гц. Теперь это зависит от интенсивности электромагнитного поля вблизи операционного усилителя. Таким образом, это не имеет ничего общего с обходом питания, с пульсацией блока питания (мы видели ту же проблему с питанием от батареи на рис.15), и даже размещение этой платы в экранирующую коробку Cu не помогло. Единственным лекарством, вероятно, будет железная коробка для экранирования магнитного соединения электромагнитного поля, которое запускает LME49720NA как компаратор.

Итак, нет счастливой удачи с профессиональной оценочной доской TI. Давайте вернемся к моей двухсторонней тестовой печатной плате с усилением шума 86 дБ, помещенной в коробку из металлического листа. Был проведен аналогичный набор измерений, как и в 1-м раунде испытаний в 2008 году. Тестируемыми операционными усилителями были TL072, OPA2134, NE5532 и LM4562. На этот раз спектральные графики правильно откалиброваны в дБВ. Результаты графика следующие, без дальнейших комментариев, за исключением одного – LM4562 был единственным, кто показал 100Hz multiples spuriae.

Рис.23. Тест усиления шума 86dB, выход TL072 с закороченным входом.

Рис.24. Тест усиления шума 86dB, выход OPA2134 с закороченным входом.

Рис.25. Тест усиления шума 86dB, выход NE5532 с закороченным входом.

Рис.26. Тест усиления шума 86 дБ, выход LM4562 с закороченным входом.

Рис.27. Тест усиления шума 86 дБ, выход TL072 для входа 100 Гц.

Рис.28. Тест усиления шума 86dB, выход OPA2134 для входа 100Hz.

Рис.29. Тест усиления шума 86 дБ, выход NE5532 для входа 100 Гц.

Конец, конец.... концы - в воду.

 

[Sаgittarius]

Рис.30. Тест усиления шума 86 дБ, выход LM4562 для входа 100 Гц.

Заключение

С 2008 года я провел 4 раунда испытаний операционных усилителей в тестовой схеме с коэффициентом усиления сигнала -1 (инвертор), но с коэффициентом усиления шума 86 дБ, чтобы проверить линейность операционных усилителей. Тестируемые операционные усилители были uA741, uA1458, LM358, OP97, TL071, TL072, AD829, AD844, AD797, AD825, LT1028, LT1122, OPA134, OPA2134, OPA627, OPA211, OPA827, LM6171, LM4562, LME49710, LME49720, NE5532. В качестве побочного эффекта было обнаружено, что некоторые операционные усилители, особенно семейства LM4562/LME497X0, были чрезвычайно чувствительны к электромагнитному полю частоты сети вблизи испытательной платы. Это было обвинено в неправильном дизайне тестовой платы, неправильном обходе питания или пульсации блока питания. Все эти аргументы были опровергнуты недавно разработанной двусторонней печатной платой с наземной плоскостью, питанием от батареи вместо блока питания постоянного тока и покупкой профессиональной оценочной платы TI. Ничто из этого не решило проблему некоторых операционных усилителей.

В заключение, никогда не было проблем с входными операционными усилителями JFET, никогда не было проблем с биполярными входными операционными усилителями AD797, LT1028, AD844, были небольшие проблемы с LM6171 и NE5532, и всегда были большие проблемы с семейством LM4562/LME497X0. Это семейство операционных усилителей чрезвычайно чувствительно к электромагнитным полям вблизи них, частота сети 50 Гц запускает их во время пересечения нуля, и они посылают узкие шипы на свой выход, на расстоянии 100 мс и амплитуды, которая зависит от экранирования. Это может быть вылечено чрезвычайно хорошо экранированной коробкой, которая защищает не только от компонента электрического поля, но и от компонента магнитного поля. Проблема может оставаться скрытой, иногда она исчезает в отношении кратковременных полевых условий EM, но ее можно увидеть и для коэффициентов усиления до -1 в профессиональной оценочной плате TI LME49720NABD. Проблема наблюдалась различными звуковыми картами и ПК в 2 независимых местах измерения, а также с использованием аналоговых и DSO-прицелов. Он выглядит как утка, он крякает как утка, так что это будет утка.

Ваши комментарии приветствуются, но, пожалуйста, позвольте мне не отвечать на вопросы, которые уже рассмотрены в этом тексте, это была изнурительная работа.

* ИМХО, если полученный терменвокс реагирует на руки, воздух и чихи, в ОУ существует, постоянно или ситуативно, некий подвозбуд из-за ошибок с коррекцией. Вот генерируемые им поля и позволяют взаимодействовать чипу с удалёнными внешними предметами и событиями. Так что название темы немного неправильное: тут описано не влияние внешних полей на ИМС, а совсем напротив.

 

[Sаgittarius]

Конечно, плата с LM4562 может быть помещена в хорошо экранированную коробку, и проблема, казалось бы, исчезает. Дело в том, что относительные различия в восприимчивости операционных усилителей к электромагнитным полям остаются неизменными, LM4562 остается на хвосте. Проблема только подавляется и не решается.

У меня была “коробка A-B” для тестирования 2 аудиопутков путем немедленного переключения с одного на другой, и коробка допускала согласование уровня. Он был построен как с LM4562, так и с OPA2134. При закрытии верхней крышкой обе версии вели себя почти одинаково. Когда верхняя крышка была снята, версия OPA2134 не пострадала, и версия LM4562 начала срабатывать при кратности 100 Гц так же, как я уже показал.

Прилагаются графики нижней части шума (спектральной плотности шума) обеих версий, дБ относительно 0 дБ = 168 мВ. Так что да, пока все хорошо, но проблема скрыта там. Это зависит от решения каждого, я хочу иметь высокий запас устойчивости к ЭДС, поэтому я использую OPA2134 и избегаю LM4562/LM49720.

 

[Sаgittarius]

Алан @@March Audio , это временные записи, которые принадлежат сюжетам, которые вам не понравились. Это была оригинальная неэкранированная универсальная печатная плата, как уже описано в посте #1. Двусторонняя печатная плата с заземлением была изготовлена сразу после этих измерений и значительно уменьшила шипы, хотя и не была полностью удалена в случае LM4562. Однако ничто не может игнорировать тот факт, что разные операционные усилители вели себя очень по-разному в одной и той же настройке, и что чувствительность LM4562 к электромагнитному полю была и остается самой высокой.
Все графики усиления шума 86 дБ и усиления сигнала -1, вход закорочен.

Алан, могу я попросить вас не собирать вишню, не брать мои измерения из контекста поста??

Универсальная неэкранированная печатная плата

Универсальная печатная плата LM4562

Универсальная печатная плата NE5532

Универсальная печатная

плата TL072 Двухсторонняя тестовая печатная плата с заземлением

Двухсторонняя тестовая печатная плата LM4562 с заземлением. Уровень пиков все еще достаточно высок, чтобы его можно было легко обнаружить с помощью спектрального анализа.

Двухсторонняя печатная плата LM4562, выход усилен 30x и отфильтрован 20kHz 2RC LPF. Измеряется только осциллографом. USB не подключен, ПК выключен.

 

[fagos]

В третьем посте повторяется информация, которая была ранее - требуется коррекция. Мой пост можно и удалить после этого)
Павел Мацура любит покопаться и поизмерять))

 

[Rus2000]

В третьем посте повторяется информация, которая была ранее

Третий пост - полный дубль второго?

 

[fagos]

Кстати, Павел там и ссылку на другого автора приводил, который также отзывался о чувствительности этого семейства к внешним наводкам. Цитирую в переводе:

LME49860 больше не доступен в пакете PDIP "N". Только SMT. Для DIP-разъемов вам понадобится адаптер.
Рабочее напряжение LME49720 не должно превышать ±17 В. Я пробовал их на 36 В, и некоторые из них сгорают. Если вам нравится заменять расплавленные гнезда микросхем, попробуйте.

LME49710 / 720 / 860 и т.д. Чувствительны к электромагнитным помехам и особенно любят выпрямлять частоты беспроводных телефонов US DECT 6. Я никогда не видел операционного усилителя, работающего с помощью RFI, подобного LME49720. Я найду обсуждение аудио DIY, где я размещаю БПФ LME49720 с базовой станцией DECT и без нее поблизости.

Будучи экранированным в корпусе, LME49720 может работать довольно хорошо. THD-генераторы Vicktor Mekvics с низким уровнем промилле могут быть изготовлены только с LME49720s.
Виктор также обнаружил, что LME49720s имеют очень противоречивые характеристики шума от партии к партии. Я также испытывал это в приложениях с высоким коэффициентом усиления. LME49720 имеет компенсацию тока смещения и имеет более высокий уровень шума по току, чем 5532. Когда разработчик пытается увеличить импедансы схемы и пытается использовать LME49720 как BIFET, они могут защелкнуться при запуске.

Несмотря на их бородавки, я все еще использую LME49720 в двойной линейке класса A II / усилителе для наушников. При правильном использовании он имеет наименьшее искажение по сравнению со всем, что я тестировал в этом приложении.

Я не буду пытаться идентифицировать операционные усилители "для аудиофилов", но при двойном биполярном входе вы можете рассмотреть NJM2114D. Это замена 5532, производительность которой больше похожа на NE5534. Максимальное напряжение составляет 44В. Он имеет более высокий выходной ток: около 60 мА. SR составляет 15 В/мкс. Я запасаюсь NJM2114D, потому что они тихие, чистые и последовательные.

В SMT OPA1612, рассчитанный на абсолютный максимум 40 В, является очень хорошей деталью. Как упоминалось ранее, OPA2134 в BIFET является достойным исполнителем. OPA1642, только для SMT, также является хорошим двойным ОУ.

Третий пост - полный дубль второго?

Нет, там просто с некоторого места начинается начальный материал. Начинается с места с гиперссылками на пост

 

[Sаgittarius]

Я только что обнаружил это обсуждение из-за ссылки с другого форума.
Я могу подтвердить, что LME49720 (семейство) очень чувствителен к EMI. Я видел это несколько раз. Особенно с неэкранированными тестовыми платами.
Я думаю, что было бы полезно посмотреть на источники EMI. Это может помочь объяснить, почему некоторые люди испытывают проблемы EMI, а другие нет или, по крайней мере, в меньшей степени.

Шум 100 Гц явно исходит от системы DECT (я работал с разработкой DECT почти 30 лет, поэтому я видел это много!).
10 Гц, скорее всего, от маршрутизатора Wi-Fi.
В первом измерении в посте #39 можно увидеть оба. Помехи DECT с интервалами ровно 10 мс и помехи Wi-Fi с интервалом чуть более 100 мс.
Быстрый тест, который вы могли бы сделать: если вы отключите телефон DECT и держите трубку близко к рабочему столу, вы, вероятно, получите сигнал 200 Гц вместо 100 Гц, который у вас есть сейчас. Пиковый уровень от трубки обычно отличается от пикового уровня от базовой станции из-за разницы в расстоянии и т. Д.

LME49720 может показать хорошую производительность, но во избежание проблем экранирование определенно рекомендуется. Хорошая компоновка печатной платы поможет, но она не может решить проблему во всех случаях.

Я бы рекомендовал вам переместить базовую станцию DECT и Wi-Fi-маршрутизатор подальше от тестовой зоны. Раньше у меня была базовая станция DECT в той же комнате, что и моя тестовая установка, но я переместил ее в другую комнату в доме.
Имейте в виду, что даже при отсутствии телефонного соединения базовая станция DECT обычно передает короткий слот каждые 10 мс. И в Европе он обычно будет передавать на уровне мощности 250 МВт (в США это всего лишь 100 МВт).

Я использовал пару LME49720 в аудиоанализаторе RTX6001, который я разработал. При снятой крышке я вижу некоторые проблемы с шумом от близлежащего оборудования DECT (у нас много этого на работе). Но с крышкой на месте шум исчезает.

 

[fagos]

Нашел на TI пост Виктора Мискевича

https://e2e.ti.com/support/audio-group/audio/f/audio-forum/415907/lm4562-lme49720-low-frequency-noise

В течение нескольких лет я заказал около 400 штук этих чипов в упаковке SO8 у Фарнелла и у Digikey. Я использую эти чипы для производства синусоидальных генераторов звукового диапазона со сверхнизкими искажениями. Но мне нужно выполнить контроль за измерением спектра шума, прежде чем пробовать эти чипы, потому что для меня непонятна ситуация в области частот ниже 100 Гц. Только примерно половина всех микросхем имеет плотность шума в этой области, аналогичную плотности шума в области более высоких частот, но примерно 20% всех микросхем имеют очень высокий уровень шума и мерцания (более чем в десять раз выше) в этой области низких частот. В остальном эти чипы очень хороши и позволяют создавать генераторы с уровнем искажений около -150 дБ при частоте 1 кГц.

Конечно у него это выражалось в виде увеличения шума и нельзя было точно рассмотреть характер аномалий, поскольку схема включения отличная от той, что использовал Павел Мацура с усилением шума специально для увеличения "смотрибельности". Но пост Виктора тоже как бы намекает на потенциальные проблемы и игнорировать его нельзя, на мой взгляд.

https://e2e.ti.com/support/audio-group/audio/f/audio-forum/725471/lme49720-popcorn-noise

Вот еще один пост другого человека с похожими жалобами на попкорн-шум.

Я работаю над разработкой нового продукта и испытываю проблемы с избыточным шумом с некоторыми образцами LME49720. Шумовая характеристика - это то, что мы бы назвали в прежние времена "шумом попкорна".
Не все образцы отображают это, но некоторые пока отображают примерно 2 из 16 операционных усилителей в печатных платах eval. / sample, которые я получил от производителя.
Я подозреваю, что это могут быть поддельные или отклоненные микросхемы.

По итогу техподдержка TI так и не решила вопрос и не привела ответа на вопрос разработчика и он перешел на другой продукт. Однако в конце сделал еще одно уточнение:

Я хотел бы добавить определитель: это только в LME49720 я обнаружил эту проблему. Ни у одной другой IC с префиксом LME, которую я использовал, нет такой проблемы. И, более того, ни у одной другой группы TI IC этого тоже нет. В частности, все микросхемы марки BB, которые я нашел превосходными.

А поскольку LM4562, по всей видимости, является братом-близнецом LME49720, то эти проблемы у них общие.

 

[Alan Bins]

Естественно эмиттерных резисторов в ДК нет судя по шумам ,вот и ловят всякую дрянь .

Одна из мантр Сухова .

 

[fagos]

Естественно эмиттерных резисторов в ДК нет судя по шумам ,вот и ловят всякую дрянь .

Одна из мантр Сухова .

Я думаю дело не в этом. Те же AD797, OPA211 тоже имеют ДК без резисторов, но проблем с ними не было выявлено. Такие ДК используются часто в ОУ, где нужен малый уровень шума, а таких немало. Есть еще интересное мнение Энди Лиу из обсуждения под постом Виктора Мискевича:

Процесс изготовления пластин LM4562 / LME49720 - это процесс Bip, и иногда процесс Bip вызывает проблемы с шумом поп-корна или помехами. В любом операционном усилителе Bip-процесса иногда может возникать поп-корн или взрывной шум. Это происходит при обработке пластин, и в процессе тестирования очень сложно экранировать устройства с шумом поп-корна в пределах спецификации. На мой взгляд, если вас действительно волнует "отличная производительность во всем звуковом диапазоне", я предлагаю вам провести скрининг самостоятельно. Извините, это не очень хороший ответ, но я не могу предложить вам лучшего.

То есть, по всей видимости, проблема возможно отчасти топологическая, а отчасти присуща техпроцессу и по неудачному стечению факторов она вылезла во всей красе. К сожалению, в тонкостях техпроцессов не силен.

 

[Sаgittarius]

у него это выражалось в виде увеличения шума

Разобрались, что это - наводки от передатчиков телефонов DECT. Я тоже сначала грешил на шум, но там строгая сетка поражённых частот, так что шум отпадает. Да и возбуд, и блокинг-генерация -тоже, по той же причине: их частоты плавали бы.

Могу только посетовать на свои трудности: мерил усилитель, и, если сегодня он показывал менее тысячной, то назавтра выдавал 0,3%/20к. Причём, поймать его на этом было трудно. Но поймал, и глянул форму сигнала искажений на выходе ИНИ. Форма паразитов была сильно нетипичной для любых искажений: треугольной, и синхронизировалась с частотой сети.

Оказалось, повышенные искажения появлялись только в случае работы электроплитки, куда я сам встроил симисторный регулятор мощности, причём, настолько давно, что его существование воспринималось на уровне ландшафтного фона. Вот импульсы от включения тиристора с амплитудой до 310 В (в случае установки половинной мощности плитки) свободно распространялись по сетевым проводам и наводились куда угодно. Пришлось просто синхронизироваться под график работы с плитой или синхронизировать эту работу под график измерений.

 

[Sаgittarius]

К сожалению, в тонкостях техпроцессов не силен.

Читал, что для уменьшения фликкер-шумов, происходящих от механических напряжений кристалла, производят пассивацию кристаллов не помню, каким, покрытием. Тут, видно, на это забили.

 

[Rus2000]

Пришлось просто синхронизироваться под график работы с плитой или синхронизировать эту работу под график измерений.

Скажите ему там, что можно по Брезенхему регулировать мощность электроплитки.

Или же поставить в разрыв сетевого провода регулятора мощности нормальный фильтр.

 

[Sаgittarius]

Скажите ему там, что можно по Брезенхему регулировать мощность электроплитки.

Или же поставить в разрыв сетевого провода регулятора мощности нормальный фильтр.

Это было смищно, смищно. Сразу видно, что ни по какому Брезенту ты мощность никогда не регулировал.



Потому настоятельно рекомендую. Этот млядский алгоритм даёт настолько сильные мерцания лампочек, что забудешь ты его не очень скоро, я бы сказал - только на предсмертной исповеди, да и то - не факт.

Ну, и по фильтру. Фильтр, конечно, напрашивается. Давай схему ФНЧ, чтобы она мне фильтранула перепад амплитудой 310 В, буду очень благодарен. Даже не стану спойлерить, что ты не найдёшь её до той самой исповеди.

 

[Rus2000]

Хорошо смеется тот, кто смеется последним.

Сразу видно, что ни по какому Брезенту ты мощ

Ничего вам гр. Кришна не видно. А жаль.

Речь шла не о лампочке, а об электроплитке.
Хочется посмотреть, как она будет мерцать...

 

[Rus2000]

По фильтру вы уж совсем припозорились.
Откуда в сетевом напряжении перепад от 310 до нуля?
У вас электроплитка закортила?

 

[Sаgittarius]

Речь шла не о лампочке, а об электроплитке.
Хочется посмотреть, как она будет мерцать...

Электроплитке пофиг: за счёт большой массы ТЭНа + варочной таблетки, а также кастрюль/сковородок он имеет большую тепловую постоянную времени, да то, никому не интересную. Но вот напряжение в домашней сети модулируется коммутацией ТЭНа очень неплохо, а тепловая постоянная времени нитей ламп / преобразователей драйверов светодиодов - мала, потому по глазам такой Брезент давит очень неплохо, даже, если считать периоды сетевого напряжения и коммутировать ТЭН на период через период.