全油门（PWM占空比= 1）当前输出精度完全由R4的精度和LM337内部参考的±2％（保证，通常更好，通常更好）的精度确定。因此，它独立于逻辑供应...
适当缩放的滤波器组件可改善噪声衰减
接线图
2025年02月15日 12:58 16
admin
在直流到低频传感器信号调节应用中，依靠仪表放大器的共模抑制比 (CMRR) 在恶劣的工业环境中提供强大的噪声抑制功能是不够的。
为了避免传播不需要的噪声信号，正确匹配和缩放仪表放大器输入端低通滤波器中的组件至关重要。最终，这使得内部电磁干扰/射频干扰 (EMI/RFI) 滤波和 CMRR 能够提供实现可接受的信噪比 (SNR) 所需的剩余噪声衰减。
通过共模滤波电容（C cm ） 的完美匹配，噪声几乎完全衰减。 图 2中的TINA SPICE仿真 通过将 100mVpp、100kHz 共模误差信号注入 INA333输入来显示这一点。
这种方法的问题在于，现成电容器的典型容差为 5% 到 10%，这意味着如果每个支路中的 C CM 在相反方向上不匹配，则总体差分容差可能高达 20%。图 3更好地体现了这种电容失配，该图还说明了共模噪声 (e N ) 在电阻传感器输出端的进入。
图 3：具有 RC 失配和共模噪声注入的共模滤波。
输入 (C) 处的这种不匹配会产生截止频率误差，导致共模噪声 e N以差分方式传递到 INA 输入，然后作为误差电压增益到输出。传递到输入的共模噪声量如公式 1至公式 3所示：
假设传感器信号 Vsensor 的频率远低于每个共模滤波器的噪声截止频率（即 f C ≥ 100?fsensor ）且 R S1 = R S2，则共模噪声信号量（e N ) 转换为差分噪声信号 (e IN ) 并成为 V IN的一部分， 如公式 4所示：
图 4 进一步说明了通过向 INA333 注入 100mVpp、100kHz 共模误差信号（滤波器截止频率为 1.6kHz 时 RC 失配为 10%）可传播到输出的误差：
图 4：由于共模滤波器 RC 失配而导致的 INA333 输出误差仿真（增益为 101）。
信号链基础知识#53：适当缩放的滤波器组件可改善噪声衰减
图 6：V inP 和 V inN的绘图 ，其中 Cdiff = 0 且 Cdiff = 1 F。
总之，放置在仪表放大器前面的低通滤波器应具有至少比共模电容器高 10 倍的差分电容器。这将通过减少 C cm失配的影响（可能导致共模噪声变成差分噪声）来显着提高滤波器的有效性。
为了避免传播不需要的噪声信号，正确匹配和缩放仪表放大器输入端低通滤波器中的组件至关重要。最终，这使得内部电磁干扰/射频干扰 (EMI/RFI) 滤波和 CMRR 能够提供实现可接受的信噪比 (SNR) 所需的剩余噪声衰减。
为了说明这一点，请考虑图 1中所示的低通滤波器实现。电阻传感器通过由 R SX和 C CM组成的低通滤波器网络以差分方式连接到高阻抗仪表放大器。理想情况下，如果每个输入引脚中的 C CM 完美匹配，则两个输入共有的噪声量将在到达 INA 输入之前对称衰减。
通过共模滤波电容（C cm ） 的完美匹配，噪声几乎完全衰减。 图 2中的TINA SPICE仿真 通过将 100mVpp、100kHz 共模误差信号注入 INA333输入来显示这一点。
这种方法的问题在于，现成电容器的典型容差为 5% 到 10%，这意味着如果每个支路中的 C CM 在相反方向上不匹配，则总体差分容差可能高达 20%。图 3更好地体现了这种电容失配，该图还说明了共模噪声 (e N ) 在电阻传感器输出端的进入。
图 3：具有 RC 失配和共模噪声注入的共模滤波。输入 (C) 处的这种不匹配会产生截止频率误差，导致共模噪声 e N以差分方式传递到 INA 输入，然后作为误差电压增益到输出。传递到输入的共模噪声量如公式 1至公式 3所示：
假设传感器信号 Vsensor 的频率远低于每个共模滤波器的噪声截止频率（即 f C ≥ 100?fsensor ）且 R S1 = R S2，则共模噪声信号量（e N ) 转换为差分噪声信号 (e IN ) 并成为 V IN的一部分， 如公式 4所示：
图 4 进一步说明了通过向 INA333 注入 100mVpp、100kHz 共模误差信号（滤波器截止频率为 1.6kHz 时 RC 失配为 10%）可传播到输出的误差： 图 4：由于共模滤波器 RC 失配而导致的 INA333 输出误差仿真（增益为 101）。图 5 显示了一种更好、更常见的输入滤波方法，通过在仪表放大器的输入端 添加差分电容器 C diff进行了小幅改进。
添加此电容器并不能完全解决此问题，因为必须根据以下两个标准来缩放C diff ：
差分截止频率必须足够小，以将共模噪声衰减到可接受的水平，以便仪表放大器的 CMRR 可以提供实现可接受的 SNR 所需的剩余衰减。公式 5给出了一个很好的经验法则：
信号链基础知识#53：适当缩放的滤波器组件可改善噪声衰减
图 6：V inP 和 V inN的绘图 ，其中 Cdiff = 0 且 Cdiff = 1 F。
图 7 显示了通过添加C diff = F来改善 INA333 输出端的整体噪声性能。
总之，放置在仪表放大器前面的低通滤波器应具有至少比共模电容器高 10 倍的差分电容器。这将通过减少 C cm失配的影响（可能导致共模噪声变成差分噪声）来显着提高滤波器的有效性。
相关文章
发表评论