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LTSpice und noise

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  LTSpice und noise Mathias Weierganz <mathias.weierganz@htp-tel.de> - 2016-06-07 10:57 +0200
    Re: LTSpice und noise Gerhard Hoffmann <ghf@hoffmann-hochfrequenz.de> - 2016-06-07 11:35 +0200
      Re: LTSpice und noise Mathias Weierganz <mathias.weierganz@htp-tel.de> - 2016-06-07 14:10 +0200
        Re: LTSpice und noise Gerhard Hoffmann <ghf@hoffmann-hochfrequenz.de> - 2016-06-07 14:48 +0200
        Re: LTSpice und noise Rolf Bombach <rolfnospambombach@invalid.invalid> - 2016-06-07 20:55 +0200

#208973 — LTSpice und noise

Ich spiele gerade ein wenig mit LTSpice rum, weil ich einen rauscharmen
Verstärker aufbauen will. Ich habe jetzt mal zwei Verstärker
verglichen, die ähnliche Eckwerte für das Rauschen haben:

                    LT6230-10        ADA4898-1
voltage noise        1.1            0.9 nV/sqrt Hz
current noise        2.4            2.4 pA/sqrt Hz

In http://666kb.com/i/d9ln27x6om0x48rxz.png sind die Simulations-
Ergebnisse zu sehen.
Natürlich spielt der LT6230-10 frequenzmäßig in einer anderen Liga.
Wenn ich das Rauschen errechne, komme ich nach den Datenblattangaben
für die angegebene Schaltung für beide auf ungefähr 1.4 nV/sqrt Hz
Eingangsrauschen, bzw. 28 nV/sqrt Hz Ausgangsrauschen. Für den
LT6230-10 deckt sich das auch mit der Simulation. Kann mir jemand
erklären, wieso der ADA4898 so schlecht bei der Simulation ist?
Das Modell ist direkt von AD.

Mathias

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#208976

Am 07.06.2016 um 10:57 schrieb Mathias Weierganz:
> Ich spiele gerade ein wenig mit LTSpice rum, weil ich einen rauscharmen
> Verstärker aufbauen will. Ich habe jetzt mal zwei Verstärker
> verglichen, die ähnliche Eckwerte für das Rauschen haben:
>
>                     LT6230-10        ADA4898-1
> voltage noise        1.1            0.9 nV/sqrt Hz
> current noise        2.4            2.4 pA/sqrt Hz
>
> In http://666kb.com/i/d9ln27x6om0x48rxz.png sind die Simulations-
> Ergebnisse zu sehen.
> Natürlich spielt der LT6230-10 frequenzmäßig in einer anderen Liga.
> Wenn ich das Rauschen errechne, komme ich nach den Datenblattangaben
> für die angegebene Schaltung für beide auf ungefähr 1.4 nV/sqrt Hz
> Eingangsrauschen, bzw. 28 nV/sqrt Hz Ausgangsrauschen. Für den
> LT6230-10 deckt sich das auch mit der Simulation. Kann mir jemand
> erklären, wieso der ADA4898 so schlecht bei der Simulation ist?
> Das Modell ist direkt von AD.

Viele Macromodelle berücksichtigen das Rauschen überhaupt nicht.
Ich spiele gerade mit ein paar parallelen Interfet IF3602 herum
und habe auch da völlig unglaubwürdige Rauschwerte bekommen.

Die 1/f-Ecke beim ada4898 ist auch falsch, die liegt tatsächlich
irgendwo bei 20 Hz.

Ich habe über 20 Opamps gemittelt (10 * ADA4898-2) und bin tatsächlich
auf 220 pV/sqrt Hz gekommen, wie sich das auch rechnerisch gehört.
Das ist natürlich nur bei niedriger Quellimpedanz sinnvoll.

< http://www.hoffmann-hochfrequenz.de/downloads/lono.pdf >
wenn du Anregungen brauchen kannst.

Mit dem 200 uF Eingangs-C ist das Rauschen unterhalb von ein
paar Hz schlechter als das tatsächliche 1/f des Verstärkers
weil die Rauschspannung des Bias-R dort unten nicht gut genug
kurzgeschlossen wird. Wenn man die Performance tatsächlich bis
0.1 Hz runter braucht, sind etwa 10000 uF nötig. Das ist
für die Eingangstransistoren der Opamps nicht ganz ungefährlich
& erfordert eiserne Disziplin beim Anschluss & Ein/ausschalten.
Ich habe mir jetzt ein paar wet slug Tantals besorgt, das tut
finanziell richtig weh.

Daher auch die IF3602, die kommen mit 10uF oder weniger aus
und dürften vergleichbar rauschen. Billiger wird's aber auch nicht.

Gruß, Gerhard

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#208985

Am 07.06.2016 um 11:35 schrieb Gerhard Hoffmann:
>
> Viele Macromodelle berücksichtigen das Rauschen überhaupt nicht.
> Ich spiele gerade mit ein paar parallelen Interfet IF3602 herum
> und habe auch da völlig unglaubwürdige Rauschwerte bekommen.
>
> Die 1/f-Ecke beim ada4898 ist auch falsch, die liegt tatsächlich
> irgendwo bei 20 Hz.
>
> Ich habe über 20 Opamps gemittelt (10 * ADA4898-2) und bin tatsächlich
> auf 220 pV/sqrt Hz gekommen, wie sich das auch rechnerisch gehört.
> Das ist natürlich nur bei niedriger Quellimpedanz sinnvoll.
>
> < http://www.hoffmann-hochfrequenz.de/downloads/lono.pdf >
> wenn du Anregungen brauchen kannst.
>

Das ist interessant. Bisher musste ich mich mit dem Rauschen kaum
beschäftigen.

>
> Daher auch die IF3602, die kommen mit 10uF oder weniger aus
> und dürften vergleichbar rauschen. Billiger wird's aber auch nicht.
>

Ich habe gerade gesehen, was die Dinger bei Mouser kosten ...

Meine Aufgabe ist, einen rauscharmen Verstärker für große Fotodioden
(ca. 200 ... 300 pF) zu konstruieren, der eine Bandbreite in der
Größenordnung von etwa 3 ... 10 MHz hat. Als OP habe ich jetzt
den LMH6624 und den MAX4106 (nicht mehr lieferbar) untersucht. Es
könnte aber noch besser sein. Hat jemand noch Ideen?

Mathias

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#208988

Am 07.06.2016 um 14:10 schrieb Mathias Weierganz:
ch habe gerade gesehen, was die Dinger bei Mouser kosten ...
>
> Meine Aufgabe ist, einen rauscharmen Verstärker für große Fotodioden
> (ca. 200 ... 300 pF) zu konstruieren, der eine Bandbreite in der
> Größenordnung von etwa 3 ... 10 MHz hat. Als OP habe ich jetzt
> den LMH6624 und den MAX4106 (nicht mehr lieferbar) untersucht. Es
> könnte aber noch besser sein. Hat jemand noch Ideen?

Hab gerade nicht viel Zeit, aber

Horowitz / Winfield Hill:   Art of electronics 3
Philip c.d. Hobbs:  Building electro-optical systems  wiley
lassen sich ausführlich darüber aus.

Winfield Hill & Phil Hobbs sind regulars auf sci.electronic.design.

Gruß, Gerhard

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#209017

Mathias Weierganz schrieb:
>
> Meine Aufgabe ist, einen rauscharmen Verstärker für große Fotodioden
> (ca. 200 ... 300 pF) zu konstruieren, der eine Bandbreite in der
> Größenordnung von etwa 3 ... 10 MHz hat. Als OP habe ich jetzt
> den LMH6624 und den MAX4106 (nicht mehr lieferbar) untersucht. Es
> könnte aber noch besser sein. Hat jemand noch Ideen?

Sind das PN oder PIN-Dioden?
Wie gross ist der minimale Strom, der fliesst?
Wie gross ist der maximale Strom, der fliesst?

Falls ein schwaches Signal detektiert werden soll bei
ansonsten total dunklem Hintergrund, dann bist du auf
dem richtigen Weg. Fliessen bei "dunkel" mehrere uA
oder noch mehr und soll dann eine Änderung detektiert
werden, dann sollte man total anderes Vorgehen ins
Auge fassen. Siehe Phil Hobbs, the real story.
http://electrooptical.net/www/frontends/frontends.pdf
Vielleicht auch die ex-BB Appotes bei TI saugen:
sboa035.pdf
sboa060.pdf
sboa066a.pdf
sboa122.pdf
snoa423b.pdf (LMH6642 in Hobbs-Schaltung, ergänzend dazu das Kapitel
der neuesten AoE)
snoa515a.pdf
snoa806.pdf (fast identisch mit snoa432b)

etc. usw. :-). Muss man halt abgrasen mit der Suchfunktion.

-- 
mfg Rolf Bombach

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