适当缩放的滤波器组件可改善噪声衰减
出处:维库电子市场网 发布于:2024-12-19 16:08:33 | 277 次阅读
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。

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:


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。
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