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一粒金砂(中级)

运放输出噪声中含有DCDC的开关频率,但是供电其实很干净,怎么改善

 
本帖最后由 samyang13 于 2020-10-11 15:08 编辑

大家好,最近测试PA78功放的输出,只用于直流放大,但是发现功放的输出端的纹波噪声很大,且频率和给PA78正电源供电的DCDC电路开关频率一样,但是我测试DCDC输出的纹波很小。电路图如下图所示,整体电路环路设置放大倍数为20倍,PA78环路设置为15倍左右。

image.png

100V是我用boost电路通过12V生成的,频率为200kHz。我让功放输出10V,测试纹波发现有50mV的纹波,且频率和DCDC的频率的一样。我排除了电路稳定性问题,因为如果电路不稳定,震荡的频率不会这么有规律。随着调试继续我怀疑供电有问题,功放输出纹波如下图:

image.png 怀疑功放供电有问题后,我测试PA78供电引脚的波形,发现供电纹波也就十几个mV,功放本身的PSRR理论上会抑制供电的波动,应该会比供电纹波小才对,因此排除了电源的问题。

image.png 后来测试了DAC的输出和前置运放的输出,发现也没有问题

DAC输出纹波

image.png 前置运放输出:

image.png 现在我怀疑可能和布局有关,因为电路中涉及到了高压(100V)和低压的DCDC部分的GND,也只是猜测而已。我把布局放上来,麻烦大家帮忙看看是不是有问题:

image.png 当初布局时也是怕高压和低压的GND会有影响,因此将高压和低压的GND分割开了。上边到右边的GND层为12V转100V的GND,左边的为12V转其他电源的GND。功放输出测试点在图中标有Vout的地方,旁边有个GND点。不知道这样布局有没有问题,麻烦大家帮忙看看。

如果有这个问题的其他思路可以一起讨论,谢谢大家了

此帖出自模拟电子论坛
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一粒金砂(中级)

后面两张图片怎么删除?[无奈]

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一粒金砂(高级)

运放供电采用RC低通滤波器

可以到 B站 搜 唐老师讲电赛,

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运放供电在已经采用了两级LC低通滤波器,100V输出纹波也很小。感觉功放输出纹波不是由供电纹波引起的  详情 回复 发表于 2020-10-11 15:30

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一粒金砂(中级)

本帖最后由 samyang13 于 2020-10-11 19:09 编辑
whuer 发表于 2020-10-11 15:20 运放供电采用RC低通滤波器 可以到 B站 搜 唐老师讲电赛,

运放供电已经采用了两级LC低通滤波器,100V输出纹波也很小。感觉功放输出纹波不是由供电纹波引起的


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五彩晶圆(中级)

估计还是接地的问题。输出的地应该与功放的地(就是退耦电容的地,电阻的地等)尽量靠拢

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陈老师,你好! 如图所示A,B两个图,在放大倍数相同的情况下,右图(B)相对于左图(A)有啥优点呢?谢谢!!  详情 回复 发表于 6 天前

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猜测是你的电源部分与放大部分地线联接有问题。


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五彩晶圆(中级)

本帖最后由 gmchen 于 2020-10-12 16:20 编辑

又看了一下楼主的电路与印板,如果最后功放级是在右侧高压部分接地,而前级却是在左侧低压部分接地,那么前级的激励信号回路电流必然要流经上侧开关电源部分,这可能就是干扰的来源。建议将整个功放部分的地与小信号部分的地连接,而将两个地的连接部分放在右侧上方,即:去掉原来竖直的隔离部分,改为上面一大块开关电源地,下面一大块信号地,保留印板右侧边缘处将两个地连起来的部分,去掉左侧将两个地连接的部分。

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感谢回复,我理解你的意思是地分割如下面所示。不知与你的想法是否一致?如果不一致,麻烦能不能将您的想法用草图画出来,谢谢! [attachimg]505148[/attachimg]我还有一个疑问,当初设计GND分割的时候,想着是高  详情 回复 发表于 2020-10-12 21:43

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gmchen 发表于 2020-10-12 16:11 又看了一下楼主的电路与印板,如果最后功放级是在右侧高压部分接地,而前级却是在左侧低压部分接地,那么前 ...

感谢回复,我理解你的意思是地分割如下面所示。不知与你的想法是否一致?如果不一致,麻烦能不能将您的想法用草图画出来,谢谢!

image.png 我还有一个疑问,当初设计GND分割的时候,想着是高压GND尽可能和低压GND分开,沿着自己的GND回到电源,所以才有了我这样的分割,按照您的说法,这样高压和低压在右侧会混在一起,这样会不会导致低压那边的信号有干扰呢?

还有就是“去掉左侧将两个地连接的部分”,如果去掉左侧,电源的GND怎么进来,是不是在连接器上分两条GND,分别给高压和低压电源呢?

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你对於地的分割的理解有些问题。通常说地线分割时为了避免干扰,这个说法总体上没有问题,但是落实到细节上要考虑那个干扰是如何形成的。 通常,由于两个不同部分的地电流流过一段共同的阻抗,在这段阻抗上就会相  详情 回复 发表于 2020-10-12 22:13
你的理解与我的想法基本一致。左侧那个圈内的地连接部分去掉,然后将下面那个黄色大方框内那条竖直的地线的缝(就是两个功放芯片下面的那个缝)填满,小信号部分的地就连上了。  详情 回复 发表于 2020-10-12 21:58

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samyang13 发表于 2020-10-12 21:43 感谢回复,我理解你的意思是地分割如下面所示。不知与你的想法是否一致?如果不一致,麻烦能不能将您的想 ...

你的理解与我的想法基本一致。左侧那个圈内的地连接部分去掉,然后将下面那个黄色大方框内那条竖直的地线的缝(就是两个功放芯片下面的那个缝)填满,小信号部分的地就连上了。


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本帖最后由 gmchen 于 2020-10-12 22:15 编辑
samyang13 发表于 2020-10-12 21:43 感谢回复,我理解你的意思是地分割如下面所示。不知与你的想法是否一致?如果不一致,麻烦能不能将您的想 ...

你对於地的分割的理解有些问题。通常说地线分割时为了避免干扰,这个说法总体上没有问题,但是落实到细节上要考虑那个干扰是如何形成的。

通常,由于两个不同部分的地电流流过一段共同的阻抗,在这段阻抗上就会相互干扰,所以要隔离。例如将数字地与模拟地分开等等。但是那个“共同的阻抗”在哪里?不同的情况下可能有不同的位置,通常要考虑电流的回路。例如,放大器的信号,从前级输出端到后级输入端是通过某根信号线传输的,进入后级后,这个信号电流还要回到前级(电流的连续性),这个流回去的路径就是从后级放大器的接地端回到前级放大器的接地端(这里指单端信号,差分信号另算),只要在这个路径上没有其他电流,那么就不会引入干扰。而这个回去的路径,在低频的时候按照最低电阻的路径走,所以通常接近直线;在高频的情况下按照最低电抗走,所以通常沿着信号线下方投影位置走。如果由于地线的分割,迫使这个回去的电流绕圈子,那么引入干扰的几率将大大增加。

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感谢回复,由于重新Layout,打板时间较长,所以没有办法按照你的想法去做。但是我将高压地和低压地通过导线飞线短路在一起,然后重新测试输出,噪声从80mV降到了50mV。由此推断GND确实对输出噪声了影响。  详情 回复 发表于 2020-10-18 19:08

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gmchen 发表于 2020-10-12 22:13 samyang13 发表于 2020-10-12 21:43 感谢回复,我理解你的意思是地分割如下面所示。不知与你的想法是否一 ...

感谢回复,由于重新Layout,打板时间较长,所以没有办法按照你的想法去做。但是我将高压地和低压地通过导线飞线短路在一起,然后重新测试输出,噪声从80mV降到了50mV。由此推断GND确实对输出噪声了影响。


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gmchen 发表于 2020-10-12 11:47 估计还是接地的问题。输出的地应该与功放的地(就是退耦电容的地,电阻的地等)尽量靠拢

陈老师,你好!

如图所示A,B两个图,在放大倍数相同的情况下,右图(B)相对于左图(A)有啥优点呢?谢谢!!

1234.JPG

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依我看,右图除了输出失调电压小一点外,没有其他优点,反倒是缺点更多一些,例如频响会差一点,稳定性会差一点等。


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