Umgehung von Einzelversorgungs-Operationsverstärkern, die bei mittlerer Versorgung vorgespannt sind

Wie erreicht man beim Arbeiten mit Single-Supply-Operationsverstärkern, die auf Mid-Supply (Virtual Ground Rail) vorgespannt sind, eine ordnungsgemäße Umgehung am IC, da die virtuelle Masse so rauschfrei und stabil wie möglich sein sollte?

Im folgenden Schema beziehen wir uns auf den Verstärker mit der Bezeichnung "IC5B":

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Die Stromschiene hat 5 V, ist mit +5 V/1 gekennzeichnet und kommt von einem LDO. Der GND des LD0 ist mit ISO_GND gekennzeichnet. VGND wird von einem 2,5-V-, +/-10-mA-Referenz-IC geliefert, der von demselben VDD gespeist wird. Der ADA4528 ist ein Chopper-Verstärker mit einer Chopper-Frequenz von ~200kHz. Der VDD-Pin des Verstärkers ist mit +5V/1 verbunden und der VSS-Pin des Verstärkers ist mit ISO_GND verbunden.

Wenn dies ein Operationsverstärker mit doppelter Versorgung wäre und sich nicht um Erdrauschen kümmern würde, würde ich jeden Stromanschluss von seiner jeweiligen Schiene zu VGND umleiten, wie folgt:

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Da die gesamte Referenz des Systems die VGND-Ebene ist und Chopper-Verstärker Strom in Impulsen mit der Chopping-Frequenz ziehen und der nichtinvertierende Eingangspin des Operationsverstärkers mit VGND verbunden ist und rauschfrei sein soll, mache ich mir Sorgen wegen der injizierten Rauschspannung Hochfrequenzstrom in VGND geshuntet. Würde ich in diesem Fall nur eine einzelne Bypass-Kappe zwischen den VDD / VSS-Pins des Verstärkers verwenden ... so?

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Gibt es weitere Überlegungen aus Rauschperspektive, die ich bei diesem System beachten sollte?

Das liegt außerhalb meines eigentlichen Fachgebiets. Außerdem bin ich verwirrt über den Stromanschluss an den Chopper-Amps. Ist der VSS-Power-Pin an den Chopper-Verstärkern mit V- oder der Midrail-Referenz (VGND) verbunden? In jedem Fall müssen Sie die Chopper-Verstärker von ihrem VDD zu VSS umgehen. Außerdem sollten Sie an jeder Stelle auf dem Brett, an der Sie Kappen von V + bis VGND setzen, auch eine passende Kappe von VGND bis V- (und umgekehrt) haben. Dadurch entsteht ein kapazitiver Spannungsteiler, der dazu beiträgt, VGND dynamisch zwischen V+ und V- zu zentrieren. Minimieren Sie auch den Strom auf VGND.
@mkeith: Alle Stromanschlüsse sind wie folgt: VDD-Stromanschlüsse gehen an die V + -Schiene, die 5 V beträgt; VSS-Stromversorgungsstifte gehen zu ISO_GND, was mit dem GND-Stift des LDO identisch ist. VGND wird in beiden Bildern mit Pin 2 (dem nichtinvertierenden Eingang) verbunden, um den Verstärker auf Mittelschiene vorzuspannen. Übrigens sind alle Signale in und aus den Verstärkern auf die VGND-Ebene bezogen und haben daher einen 2,5-V-Offset. Ich habe einige Formulierungen im ursprünglichen Beitrag bearbeitet, um dies klarer zu machen.

Antworten (1)

Ich war vor nicht allzu langer Zeit auf einer Konferenz mit dem Titel „Top 10 Operations Amp Mistakes“ bei einer Breakout-Session, die von einem FAE von Analog Devices gegeben wurde, und dieses Szenario tauchte auf. Die erste Option mit Bypass-Kappen sowohl von der Stromversorgung als auch von der Masseebene zur virtuellen Masse ist besser. Idealerweise möchten Sie jeweils mehrere Kappen haben, z. B. 10 uF, 1 uF, 0,1 uF, noch besser, in immer kleineren Paketen. Von einem 0603- und einem 0402-Cap mit demselben Wert hat das 0402-Cap den höheren SRF. Die Idee ist, die SRF der Gesamtkapazität deutlich weiter als jedes interessierende Signal auszudehnen.

Ich denke, der Bypass für den Chopper-Verstärker ist am effektivsten, wenn er direkt von VDD zu VSS geht. Um jedoch VGND als gute Referenzebene zu erhalten, muss eine ausreichende Umgehung von VGND zu beiden Stromschienen vorhanden sein. Dieser Bypass muss so symmetrisch wie möglich sein, und die Kappen der beiden Schienen sollten nahe beieinander platziert werden. Jedenfalls sehe ich das so. ;-)
Umgehung von Einzelversorgungs-Operationsverstärkern, die bei mittlerer Versorgung vorgespannt sind
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