关于PCM1792的I/V电路的一些想法，想和各位高手讨论一下。

Light.hua · 发表于 2017-7-6 22:34

flyingf 发表于 2017-7-6 18:32
那顆電阻還會造成電流噪聲　In* R//Rf.
另外的問題是下拉電阻會直接把負電源的噪聲耦合進信號,如果沒有 ...

这里只有一个R，没有另外的一个RF，因为I/V电路只有电阻R。

电源的噪声本身就需要解决掉的（当然PSSR可能会下降，但是如果用恒流源就可以减少这个影响），另外1792是差分输出，可以抵消掉。

flyingf · 发表于 2017-7-7 00:18

本帖最后由 flyingf 于 2017-7-7 00:20 编辑

Light.hua 发表于 2017-7-6 22:34
这里只有一个R，没有另外的一个RF，因为I/V电路只有电阻R。

电源的噪声本身就需要解决掉的（当然PSSR ...

我越看越不懂，但是很有兴趣。
你那颗电阻取值多少？

还有你说的 PSSR? PSRR 指的是哪个部分的，
因为我知道的 PSRR 是电压变动压在运放输入 Vos 的比值。

摇了就滚 · 发表于 2017-7-7 01:34

首先你认为IV转换运放的电源上轨是处于完全空闲状态的理解是错误的，相反电源上轨的负载比电源下轨大多了，再者你计算的共模电压应该是正值，也不会是负的，标明的直流偏置电流-6.2mA是指方向为流入Iout引脚，也即反馈电阻820欧另一端的电压应为+5.084V，则IV转换的上轨负载电流比下轨负载电流大了26mA(按照4.5Vrms输出的典型电路中的电阻计算），再加上运放本身的静态电流，这种IV转换的运放比其它应用下发热量大了很多，不信的话你可以分别测量一下IV转换电源上下轨的电流就明白了！至于输出电压摆幅为多大对DNR和SNR有影响，其实仅取决于反馈电阻所产生的端电压和电源上轨及IV转换运放本身的输出级压差之间的幅度空间，但最大反馈电阻所产生的端电压不要超过DAC本身的供电电压+0.3V为安全界限，其它的外围电路手段只会引入增加噪音造成性能下降而不会对DAC指标有任何性能改善，唯一能干的是如何降低一下IV转换运放的温升才是最大的意义！

Light.hua · 发表于 2017-7-7 08:32

flyingf 发表于 2017-7-7 00:18
我越看越不懂，但是很有兴趣。
你那颗电阻取值多少？

PSSR就是你理解的电阻连接到了电源，电源的波动会引入到运放的输入，那么对于整个系统PSSR就是下降了。

其实R就是那个RF的意思，当然可能我表达有误。连接电源的那个电阻或多或少都有噪声引入的。

Light.hua · 发表于 2017-7-7 08:36

摇了就滚发表于 2017-7-7 01:34
首先你认为IV转换运放的电源上轨是处于完全空闲状态的理解是错误的，相反电源上轨的负载比电源下轨大多了， ...

参考一下AD1955的I/V电路，也是有类似电阻的。

没有太看懂你的意思。

摇了就滚 · 发表于 2017-7-7 14:11

Light.hua 发表于 2017-7-7 08:36
参考一下AD1955的I/V电路，也是有类似电阻的。

没有太看懂你的意思。

AD1955设置这样的电阻到正电源，其实是把原本由IV转换运放输出端提供AD1955输出的中心电流的任务交给两个电阻来完成了，同时由于IV转换运放的正相输入端提供了额外的偏置电压，达到运放输出端为0电位的目的，这样做的好处是IV转换运放的反馈电阻可以取值较大，IV运放可以以较大的摆幅输出（电源电压-运放输出级压差3V左右）。但是AD1955输出如果采用PCM1792的IV电路，其实也是完全可以工作的，区别就是IV运放的输出正摆幅变窄，并且IV运放的正电源轨电流增加，运放本身的发热量增大！即PCM1792的IV电路反馈电阻取值需要同时考虑运放的直流功耗和交流输出摆幅，反馈电阻取值过大的话，运放输出一旦过载，则运放本身和DAC内部恒流源都无法正常工作，采用AD1955的外部电阻和偏置电压只需要考虑运放的输出摆幅不过载即可，但外部偏置电阻和电压无疑会引入噪音，理论上可以由后面的差分转单端抵消，但实际上只要元件的精度和温度漂移有任何差别，都会变成差模的噪音信号输出，肯定比不上PCM1792的IV电路输出噪音低，所以在运放供电电压及IV输出摆幅不用很高的情况下，采用PCM1792的IV电路是有优势的，换句话说AD1955的IV转换电路是在DAC输出的电流比较小又需要比较大输出摆幅的情况下才采用的偏置方式，而PCM1792本身输出电流就比AD1955大了一倍左右，所以反馈电阻取值较小就可以获得较高输出摆幅IV转换运放可以轻松工作没有什么压力，即DAC的输出电流大小是衡量DAC性能的一大指标！

Light.hua · 发表于 2017-7-7 17:03

本帖最后由 Light.hua 于 2017-7-7 17:06 编辑

摇了就滚发表于 2017-7-7 14:11
AD1955设置这样的电阻到正电源，其实是把原本由IV转换运放输出端提供AD1955输出的中心电流的任务交给两个 ...

但是实际上AD1955电流比PCM1792更大才对。

这两个上啦电阻达到的目的是相同的，至于运放正端电阻和这个是两件事情，也可以用低噪声的LDO来提供正端的偏置，目的也是想要把运放的输出变成0。而PCM1792加上两个电阻之后，刚好就是把运放的输出拉到0电位上了。

PCM这个参考电路优势在于让运放变成A类工作，没有过零点（这一点，我两观点应该是一致的），但对后边电路的共模输入抑制能力也是有要求的。

我个人认为加上拉电阻是可行方案，尤其是在移动设备上使用的条件下。

Light.hua · 发表于 2017-7-7 17:10

flyingf 发表于 2017-7-7 00:18
我越看越不懂，但是很有兴趣。
你那颗电阻取值多少？

电阻的取值就是等于电源电压除于PCM1792直流电流，这样就刚好把直流分量全部从电阻这边流走，运放就不需要输出这个电流，电流变成0.

摇了就滚 · 发表于 2017-7-7 18:19

Light.hua 发表于 2017-7-7 17:03
但是实际上AD1955电流比PCM1792更大才对。

这两个上啦电阻达到的目的是相同的，至于运放正端电阻和 ...

这个AD1955的输出电流是指一个声道正反相差分电流总共输出的，所以一个引脚输出其实只有一半也就是4.32mAp-p，而PCM1792的数据表里则是指的一个引脚的电流输出值为7.8mAp-p，这两个数据你从典型应用电路图中电阻的取值和最终的输出电压摆幅倒着推算就可以得出的！第二个问题你认为通过两个电阻下拉到负电源是无法把运放调零的，因为这样只会加大通过反馈电阻的电流，从而让运放输出端电位变得更高！只有将运放正相端不接地而下拉到一个跟反馈电阻压降一样的负参考电源上才可以把运放输出调零，但你忘记了DAC的输出直流中心电流是负值，意味着外部的偏置电压一定是需要正值才会有直流电流流入DAC内部恒流源，低于0电位0.3V以下DAC内部的恒流源是无法工作的，所以这两个方法都只会让DAC工作状态变差或无法工作！至于PCM这个IV电路是一个架构但不能叫A类工作状态，A类工作状态的定义是输出峰值电流小于等于2倍静态电流，虽然按照运放的输出摆幅和负载计算，运放的还是处于A类工作状态！只要运放的输出级是采用推挽互补管的架构，那么信号肯定是过零的，我的观点是不能过载而不是过零，你可能误解了！最后加上拉电阻对运放调零这个方案在移动设备单电源应用的情况下，那简直是必须的，尤其是供电电压比较低又希望获得比较大的摆幅输出的时候！

Light.hua · 发表于 2017-7-11 10:27

摇了就滚发表于 2017-7-7 18:19
这个AD1955的输出电流是指一个声道正反相差分电流总共输出的，所以一个引脚输出其实只有一半也就是4.32mA ...

关于AD955的输出电流你说的对的，AD1955的输出电流是标明了差分输出电流，我没有实际测量过AD1955的电流输出，字面上的意思，应该是你说的值一样。

电阻下拉到负电源是可以让I/V的运放输出归零的，这点不会有问题，我有实测，你分析的时候应该是电流方向搞反了，这也是为什么不是拉到正电源的原因，分析可以根据下图参考；

第三，关于A类放大器工作状态是指晶体管360°导通，跟电流没有关系，电流的关系是从360°导通的条件推导过来的。对于PCM1794原始设计，输出是呈单边状态的，最小也不会过零，可以推断负轨是360°导通的，因此可以断定是A类工作，分析数据参照下表，PCM1794原始设计运放是不会过零的。

综上所述，这个电路工作跟第一点AD1955电流比PCM1794小的关系无关。

摇了就滚 · 发表于 2017-7-11 11:40

Light.hua 发表于 2017-7-11 10:27
关于AD955的输出电流你说的对的，AD1955的输出电流是标明了差分输出电流，我没有实际测量过AD1955的电 ...

我做的一台AD1955的DAC功放，最开始使用的是PCM的IV转换电路，就是开始也认为AD1955的电流输出是每个引脚是8.64mAp-p，所以反馈电阻设置得很小，结果板子通电测试后发现输出幅度远远小于自己的设计值，经研究AD1955的应用数据表才发现输出电流应该只有一半！然后又加大反馈电阻提高输出摆幅，可是加大反馈电阻后IV运放的发热量剧增，温度直窜上快70度了，输出信号已经削波了，运放输出端的直流偏移达到了7,8V左右，无法使用！不得已只好又接上AD1955的经典应用偏置电路后并将运放的正相端做成可调的这才正常，可以调零输出端并获得最大摆幅输出！至于你认为的负电源下拉电阻对于电压输入并串接电阻的信号源是可以调零的，但对于有直流中心偏置负电流的DAC，这样通过电阻下拉到负电源是无法调零的，你画的电流方向除了向上的箭头方向是正确的，其余的都是错误的，不信你可以搭一个简单的仿真电路模拟一下就明白了！

Light.hua · 发表于 2017-7-11 14:21

摇了就滚发表于 2017-7-11 11:40
我做的一台AD1955的DAC功放，最开始使用的是PCM的IV转换电路，就是开始也认为AD1955的电流输出是每个引脚 ...

你画一个电流方向图看看，你得好好研究一下基尔霍夫定理。

你IV运放发烫，估计是设计有寄生震荡，跟这个关系不大。

仿真结果如下，到此你还不能理解，我就无话可说了，你累死我了！

摇了就滚 · 发表于 2017-7-11 15:23

Light.hua 发表于 2017-7-11 14:21
你画一个电流方向图看看，你得好好研究一下基尔霍夫定理。

你IV运放发烫，估计是设计有寄生震荡，跟这 ...

兄弟，你的基尔霍夫定律没错，错就错在DAC输出电流为负值理解为流出了，应该是流入Pin脚才对！AD和PCM的DAC我都有做板，如果真是DAC的偏置电流为流出Pin脚的话，那么PCM的IV电路的运放输出端是像你所画的电压为-4.65V，但我的板子实际测量是正5.1V（反馈电阻为820欧），所以实际跟理论都证明无论AD和PCM的中心直流偏置电流为负值表明是流入DAC的Pin脚的，至于IV发烫厉害那是反馈电阻取值过大导致IV运放的输出中点电压过高，由于负载电阻RL不变，所以运放通过输出端流出的直流电流增大很多，从而加大了运放本身的功耗，跟寄生振荡是没有关系的！说到这里你要是还不能理解的话，可以直接去TI的论坛找技术支持人员咨询一下！

Light.hua · 发表于 2017-7-11 15:46

摇了就滚发表于 2017-7-11 15:23
兄弟，你的基尔霍夫定律没错，错就错在DAC输出电流为负值理解为流出了，应该是流入Pin脚才对！AD和PCM的D ...

你好固执，我也够耐心了，明显你理解错误，要不就是你测量错误，好好读读规格书，看看规格书中所标注。

摇了就滚 · 发表于 2017-7-11 15:55

Light.hua 发表于 2017-7-11 15:46
你好固执，我也够耐心了，明显你理解错误，要不就是你测量错误，好好读读规格书，看看规格书中所标注。
...

呵呵，你有没有耐心对我没有任何影响，我在帮你解答问题，就算我固执地认为负电流是流入pin脚的，我的板子也是固执地按照我的固执理论在固执地正确工作着！而你在想当然地认为下拉电阻接负电源能把运放调零，似乎这个问题你纠结了一两年都无法解决吧？

hz_zhc · 发表于 2017-7-11 22:48

摇了就滚发表于 2017-7-11 15:55
呵呵，你有没有耐心对我没有任何影响，我在帮你解答问题，就算我固执地认为负电流是流入pin脚的，我的板 ...

你这四个“固执”用得真溜

flyingf · 发表于 2017-7-12 03:14

本帖最后由 flyingf 于 2017-7-12 03:22 编辑

好複雜的問題，算好幾次算不出來，
差分電路 CMRR 無限大的話，
你的接法應該會好 2DB 到 3DB。
看起來跟 datasheet 上的 2Vrms -> 4.5Vrms 的程度差不多，只是你的過中點。

問題真正的癥結在負電源會把漣波跟噪聲完全引入，PSRR = 0DB.
不知道後面差分能不能完美的用 120DB CMRR 抵消掉，
就怕雜訊會被雜散電容、電阻影響或是元件的離散性影響，
造成相移或壓降，會變成差模信號無法抵消，或是差分誤差而無法完美抵消。

我計算用 opa1612 的話，I/V 轉換在 1.3uV -> 1.8uV 之間 100khz，
LM337 大概是 450uV 左右，如果能把電源雜訊量級縮小一百倍沒什麼問題，
不然工程上來說太麻煩了。

flyingf · 发表于 2017-7-12 03:46

本帖最后由 flyingf 于 2017-7-12 04:20 编辑

另外一個我看到的難題就是　IV 轉換如果用超低噪聲 op,
實際最大噪聲貢獻值是轉換那顆 Rf 電阻,
你加下拉電阻時，等校電阻是降低的，噪聲也降低，
但是噪聲增益卻提高了，所以你把　RF弄成兩倍時，
噪聲增益變成　1.6倍，理論值的提升是有的大概 1nV/hz.

另外如果用的是 opa1612, Rs會提昇失真程度。

交越失真跟其他非線性失真更麻煩的是，其他非線性失真可以壓在低次，
交越失真則是一路到高次諧波，對op來說　iv轉換是重負載，
你可以看一下 opa1612的溫度開環增益曲線，
上面只有兩條10k 2k，估計iv轉換因為負載重，表現會比2k還差很多，
可能 100 DB不到，所以到20khz 的時候大概70db不到，能修正的量會變小，
信號路徑上第一個點最重要，就怕後面越切越多頻率出來。

Light.hua · 发表于 2017-7-12 08:54

flyingf 发表于 2017-7-12 03:14
好複雜的問題，算好幾次算不出來，
差分電路 CMRR 無限大的話，
你的接法應該會好 2DB 到 3DB。

其实担心PSRR的问题的话，电阻改成恒流源这个问题是可以被解决的。用电阻来分流，我也是担心这个PSRR的问题的，当然由于电源纹波对于信号差分正负端有相关性，对于后一级来讲会被抵消的，器件的离线特性和不一致性可能会引入少许残留，这一点和噪声不太一样（噪声是不相关的），但对于信号增大两倍来讲都是小的。

Light.hua · 发表于 2017-7-12 09:15

flyingf 发表于 2017-7-12 03:46
另外一個我看到的難題就是　IV 轉換如果用超低噪聲 op,
實際最大噪聲貢獻值是轉換那顆 Rf 電阻,
你加下拉 ...

任何放大电路都是信号增益提升的同时噪声增益也在提升，关键是如何找到一种方法让信号增益提升的速度超过噪声增益的速度，这样就对信噪比有帮助了。

这个例子是信号增益提升了2倍的，我想信噪比还是提升了的。

交越失真很麻烦，只是看到OPA1612的AB类工作的情况下，失真已经压得很低了，相比PCM794来讲应该至少是1/10的关系，所以交越失真在这个电路中所占有的成分应该不是最为关键的一部分。只是数据手册给出的是输出3V的情况，这个电路肯定超过3VRMS，同样要引入大信号失真进来，不知道恶化多少？

另外关于负载重的问题，负载RL=RF//RIN（下一级LPF输入阻抗），由于RF的增大，导致RL增大，负载会变轻一些，相反对这个来讲还是一个好处。

一起探讨，我讲的只是我的理解，多谢！

[心得经验] 关于PCM1792的I/V电路的一些想法，想和各位高手讨论一下。