运放的选择和应用场合非常有关系,如选择错误结果将啼笑皆非,国半和BB公司两大运放王噪声巅峰对决,全程实例说话(增加了全家福曲线对比)

652 09-04-20 10:38


原作者:leowood

carradio耳放是一个设计相对严谨的运放耳扩,使用两个9v电池获得便携的性能,原机使用了NE5532 8倍放大 加 大电流运放 LM4556 做缓冲输出,可以驱动低阻耳机。

原作者在发布Carradio耳放后半年时间,推出了一个改善线路,主要是讲原设计的330k/47K的反馈网络修过为47K/10k,降低了增益和源阻,以获得更高的信噪比。

由于手头并没有值得信赖的dale 金属膜电阻,且原机线路的噪声已经十分之低,不仔细听根本听不出,所以希望理论评估一下这个改善到底能降低多少,从网上找了不少计算运放的公式和模板,也下载了ti的噪声计算工具,结果是这个改变将降低一半的噪声,理论计算将从80uV 降低40uV RMS,这个改善对我不具备吸引力,所以还是希望保留原来的设计。

手头有一个BB的运放王 OPA2132,具备极高的转换速率,极低的噪声 10nv根号hz, 极低的失真, 换上后原感觉应该比原机的5532噪声会大一点,5532的电压噪声是5nV根号hz,5532实测是90uv左右,但换上OPA2132后噪声实测反而下降,仅70多uV,比5532低20%。这个开始以为是元件离散性,后来才明白自己忽略了一个参数。。以后再说

过了几天,国半的新一代运放王 LM4562到了,这个运放王的指标刷新了音频应用的所有记录,全球最低失真的运放,最高开环增益的运放,具备比OPA2132更低的失真和噪声,电压噪声密度仅2.7nV,比OPA2132的 电压噪声密度小4倍!datasheet 的对比见下图:

原本满心希望用了LM4562后可以获得比OPA2132更低的噪声,但换上之后一测,噪声电压居然到了250uV之多,比5532和OPA2132高了3~4倍,也就是10个dB左右,赶紧带上耳机听,非常明显的白噪声,于是做了以下试验验证是否是线路出了问题

- 换上LM358臭肉运放,噪声明显也比LM4562低。。

- 示波器看波形,10Hz~100KHz全程没有失真和自激甚至没有过冲,中规中矩

- 测试电流,符合spec范围

- 盖上盖子,插上负载,噪声没有减少

- 元件绝对是原装的,问题在哪里呢?

赶紧短信给什锦菜求救,什锦菜回复对运放研究不多。。

自己赶紧网上找资料,一片溢美之声,都说4562噪声小,音质好

终于峰回路转,找到了一片关于运放AD797和LM4558的噪声对比, LM4558是10多nv的电压噪声密度, AD797只有1个nv不到,然后在不同的源阻下两者噪声水平完全相反,低源阻下 AD797完胜,高源阻下 4558的噪声水平远优于上百倍高价的AD797,原因是 AD797的电流噪声密度几百倍高于 4558,这个电流噪声密度一般是pA级别或者fA级别,也就是10的负12或者15次方,一般人不会注意,但是对于数十k的源阻来说,影响已经远远超过了运放等效电压输入噪声的影响。。

于是想到用仿真软件来仿真噪声水平,先后下载了NI的仿真软件和Ti的仿真软件,但是可惜LM4562的仿真库是针对spice的,不能在Ni和Ti的仿真软件下使用,只能在orcad的仿真软件下使用,所以一天没有进展,期间什锦菜给我了些资料,关于运放的电流和电压密度噪声的计算和原理,日本人写的,非常好,明白了1K源阻下要选择低噪声运放如 AD797之类的,几k几十k的可以用双极op,几十几百k的用fet,以扬长避短。。。

但,还是不安心,通过一个晚上的努力,终于搞定了 LM4562的mod,将其转化为tina的lib, 这个LM4562和LME49860是一个仿真库的。

早上仿真了下不同源阻,不同op下的噪声

carradio原机线路 330K/47K,使用LM4562的噪声

carradio原机线路 330K/47K,使用OPA2132的噪声

以上对比很明显看出, 在原机线路下, LM4562的噪声比opa2132大三倍, 和实际测量结果非常接近。

然后改变仿真条件,用10k/1K的反馈网络 (10倍放大)来模拟噪声情况

OPA2132在 1K源阻下的噪声,比40K源阻下大大下降

国半运放王 LM4562 在 1K源阻下的噪声,比40K源阻下大大下降,而且下降幅度更大,已经把OPA2132远远甩在后面了,这个时候国半运放王的低噪声终于狰狞再现在我们的面前

增加一个全家福,可以清楚看到对比状况

到此,问题已经完全搞清,怪不得LM4562的datasheet和application note的 例子都是精密波形发生,磁头放大,动圈唱头放大等低源阻应用,也就是说国半的运放王仅适合于低信号源内阻的放大,比如专业的600欧放大转化等。。因为设计为了保证起低电压噪声,所以输入的bias很大,导致电流噪声较大,数据表中国半的电流噪声密度是1.6PA 根号Hz级别,比OPA的电流噪声密度几个fA差了数百倍,这样导致源阻升高的时候,OPA2132的噪声增加的不显著,而LM4562却大大提高,在本案中简直成了噪声王。所以设计还是要仔细看datasheet,很多时候不是datasheet错了,而是你没有注意到datasheet中的一些细节,同理,5532和OPA2132的比较也是如此,考虑到电流噪声密度,在普通应用中,选择FET输入的往往比较合适,通用性也强,也不容易引起振荡。


原回复:

  • 运放的选择和应用场合非常有关系,如选择错误结果将啼笑皆非,国半和BB公司两大运放王噪声巅峰对决,全程实例说话 leowood 2009年4月20日 10:38:41
    • 沙发. 胆机 2009年4月20日 10:44:26
    • 这么快 尼摩船长 2009年4月20日 10:47:03
    • 板凳 wower 2009年4月20日 10:48:19
    • 好好学习一下。 llycom 2009年4月20日 10:49:59
    • chenang39 2009年4月20日 10:53:41
    • 搬小凳认真学习中. 西安雨桐 2009年4月20日 10:53:52
    • 俺这个门外汉来凑热闹,学习学习 天下无双 2009年4月20日 10:55:34
    • "所以设计还是要仔细看datasheet,很多时候不是datasheet错了,而是你没有注意到datasheet中的一些细节,......"受益匪浅 miaoxk 2009年4月20日 10:56:30
    • 专门路过 半导体 2009年4月20日 10:58:03
    • 学习了 feyue 2009年4月20日 10:58:37
    • 清晰明了的文章,这回俺知道1103的LM358换成5532为什么白噪声那么大了。 flanker 2009年4月20日 11:00:02
      • 45nA vs 200nA fishok 2009年4月20日 11:21:11
    • 这个大概可以参考一下 Anakin 2009年4月20日 11:00:59
      • 很有用,谢谢 leowood 2009年4月20日 11:27:08
      • 烂木头似乎胜利了,烂木头万岁! bmwman 2009年4月20日 11:55:11
      • 很深奥,很高级,很专业。 时时刻刻 2009年4月20日 12:32:18
    • 搬小凳认真学习!门外汉来凑热闹! papali 2009年4月20日 11:01:10
    • 技术贴,俺学习一下。 bit 2009年4月20日 11:03:27
    • 实测时音量电位器打到最大不接输入?实测用的什么表测噪声电平? Jambalaya 2009年4月20日 11:03:52
      • 音量电位器打和不打,都没有关系,噪声就用187测试了, 应该是rms 到100khz的吧 leowood 2009年4月20日 11:06:14
        • 木头,研究一下PA80. jswebo 2009年4月20日 11:18:57
          • PA80 是啥 leowood 2009年4月20日 12:11:51
            • APEX 高压运放,有很多系列.有些高压很高,有些功率很大,一定能激起你的好奇心去折腾.顺带败些你的米. jswebo 2009年4月20日 15:19:52
        • 这个地方还是有关系,不接源的话,音量电位器充当了源阻抗。 Jambalaya 2009年4月21日 9:38:25
    • 明明白白,有理有据 zq128 2009年4月20日 11:07:19
    • 专门路过 大尾蜂 2009年4月20日 11:08:32
    • 看不懂,做板凳混脸熟。 西瓜上市 2009年4月20日 11:13:47
    • 有理有据,俺老虎四脚朝天赞同! @老虎@ 2009年4月20日 11:16:09
    • 木头的技术贴很有看头 freenxh 2009年4月20日 11:17:23
      • 俺理论功底不深,仅会说大白话啊 leowood 2009年4月20日 11:23:29
        • 你应该多用点行话术语,让别人看不懂,你就成专家了。 bmwman 2009年4月20日 12:11:32
    • 技术实践出真知, 学习了。 skykk 2009年4月20日 11:23:29
    • 学习了!感觉在谈几种兵,其中一个来自特种部队! 小黄 2009年4月20日 11:24:55
      • LM4562就是特种兵,而OPA2132是铁人三项队员。。。 leowood 2009年4月20日 11:36:34
    • 终于饮得杯落了,明白了运放的选择和应用场合非常有关系,如选择错误结果将啼笑皆非,国半和BB公司两大运放王噪声巅峰对决,全程实例说话 SNOPY 2009年4月20日 11:36:01
    • 木头在台上演讲,台下听的也变成了木头。 我是狂人 2009年4月20日 11:40:02
    • 老兄大玩运放! 音艺 2009年4月20日 11:42:17
    • 12生肖里没有啊? han-an 2009年4月20日 11:42:21
    • LM4562就是特种兵,而OPA2132是铁人三项队员。。。 jianjie 2009年4月20日 11:44:42
    • 看不懂,做板凳混脸熟。 黄山 2009年4月20日 11:47:01
    • 学习一下 xiaoxi 2009年4月20日 11:47:03
    • 调频 2009年4月20日 11:53:53
    • 果然运放达人,偏馈网络也研究到了! y330081 2009年4月20日 12:00:45
    • 吃爆了 cnsq 2009年4月20日 12:02:56
    • 昔日重来 2009年4月20日 12:08:46
    • 请通俗比喻级别的讲下,我等擦灰级菜鸟看不懂。 2066485 2009年4月20日 12:36:25
    • 俺可不相信木头没玩过RF电路。。阻抗匹配。。噪声匹配 侪 2009年4月20日 13:07:52
    • 班长,昨晚拆了两个这个东东,做耳放肯定爽! nokia828282 2009年4月20日 13:14:10
      • 小信号失真很大,不行 leowood 2009年4月20日 14:18:38
    • 学习了,有空时也摆弄下自己那个耳房。 秋雨 2009年4月20日 13:34:35
    • ?榱瞬还钾?老班?的心血?茏鳎?痴J真逐字逐行?W?了五遍,?於?得杯落,完全明白了 我是港人 2009年4月20日 13:41:05
      • 钢叔记忆力记好,我只能勉强回忆起,那是个带收音的胆扩。。。 leowood 2009年4月20日 14:20:12
        • 俺??得起,是因??nbsp; 我是港人 2009年4月20日 14:27:23
          • 电阻也有极性? spwan 2009年4月20日 18:49:55
            • ?阻所?接的??河?O性,接?了,便成正回?,??е掠?????庞?螽a生?[叫?。 我是港人 2009年4月20日 23:03:40
    • 白话好文! b2000 2009年4月20日 14:05:00
    • 一个萝卜一个坑 oasis7 2009年4月20日 14:11:25
    • All that we see or seem is but a dream within a dream 08NNN 2009年4月20日 15:24:18
    • 只有好好学习,才能天天向上! 长三角大夫 2009年4月20日 15:27:22
    • 先做记号,等有时间再学习。 偏振光 2009年4月20日 15:35:21
    • 振臂高呼,向木头学习! 电子古董 2009年4月20日 15:40:58
    • 说实话,非常欣赏和佩服木头的这种钻研的精神。值得我学习 chenchucc 2009年4月20日 15:41:03
    • 学习了,似乎懂了,但还是迷迷糊糊的,记号,车上再看。 jimmy1977 2009年4月20日 15:48:34
    • 怀疑仿真精度的,首先先看看这个仿真实例再说。。。虚线实线的曲线,是实际和仿真的差异,仿真可以仿真产品的典型性能,但是元件-元件的变差是无法仿真的,比如一个性能好的ic和另一个指标差点的,如果是一个型号,那就只有一个仿真结果 leowood 2009年4月20日 16:39:27
    • 博士的实物 han-an 2009年4月20日 18:47:41
      • 很傻很天真 leowood 2009年4月20日 20:01:38
        • 2822 +40DB han-an 2009年4月20日 20:13:57
          • opa2822 还是tda2822 leowood 2009年4月20日 20:26:02
            • 腿喇叭的 han-an 2009年4月20日 20:29:31
              • 1875也爽 han-an 2009年4月20日 20:31:37
                • . han-an 2009年4月20日 21:52:51
      • 教授、博士、大师 昔日重来 2009年4月20日 20:09:23
    • 运放 输入阻抗 噪声 音响发烧友 2009年4月20日 19:01:38
    • ! atlulu 2009年4月20日 20:14:46
    • wuyi 2009年4月20日 20:15:32
    • 老汉是进来偷窥学习的! Harbour 2009年4月20日 20:22:13
    • 不懂帮顶! autopccopy 2009年4月20日 20:31:00
    • 虽然不懂,但会找个电匣子做板凳坐下看根铁。 鲁沂居士 2009年4月20日 20:35:33
    • 授精,学习了。 txbmix 2009年4月20日 20:47:21
    • 认真 6V6 2009年4月20日 20:52:50
    • 学习了,使用上好的器件也要考虑负载阻抗与源阻抗的匹配 zh9868 2009年4月20日 21:08:25
    • 木头什么时间开始做耳放了? 初夏 2009年4月20日 21:15:24
      • 自己懒的做,买的现成的 leowood 2009年4月20日 23:03:21
        • 菌子洞口,不冻手 han-an 2009年4月20日 23:14:47
    • 满慢?W hzkaikai 2009年4月20日 23:16:57
      • 强大! 牛声悠扬 2009年4月20日 23:26:40
    • 不懂。膜拜一下。 jinhui30 2009年4月20日 23:24:20
    • 专业 freemen 2009年4月20日 23:32:55
    • 增加了一个全家福 leowood 2009年4月20日 23:58:54
      • 后来找到pro版本了? Jambalaya 2009年4月21日 9:31:54
    • 国半和BB公司两大运放王噪声巅峰对决 记号!好铁! DE1103 2009年4月21日 7:15:39
    • 路过学习中。。。。。。。。。。。 cainiao55 2009年4月21日 8:52:44
    • 振臂高呼,向木头学习! zdj 2009年4月21日 9:13:44
    • 这贴要好好学习!马上能用得上. 音艺 2009年4月21日 9:20:33
    • 此贴有营养,好! 东方木 2009年4月21日 9:27:03
    • 好贴!在HIFIDIY论坛也看到了木头的这贴,在那儿学习过了 yaiwa 2009年4月21日 9:35:22
    • 烂木头墨宝,顶一个。。 zjian 2009年4月21日 10:00:34
    • 运放的技术贴,收藏了。 OP275 2009年4月21日 10:01:24
    • 记号,学习中! DG 2009年4月22日 7:32:04
    • 运放输入阻抗和噪声的关系 摄郎 2009年4月22日 13:34:03
    • 记号!运放输入阻抗和噪声的关系 fm007 2009年4月22日 21:22:58
    • 学习 广播发烧友 2009年4月24日 16:54:23
    • 班长是理科的,不是文科出身的。 nokia828282 2009年4月24日 17:27:19
    • 记号,学习中! soviet 2009年4月24日 18:17:01
    • LM4562音质是不错的,特别是作功放前级缓冲。 fujl 2009年4月24日 19:34:30
      • cd是马兰土mp57,试了很多运放,象上面几种都试过,但最好却是AD712,老大所言极是,运放与电路有很大关系 fujl 2009年4月24日 19:39:38
    • 难道耳放只有运放,俺说过普通的耳房(市面上)很少用运放,倒是不普通的耳放才用运放。做耳放,依照个人爱好,第一,胆管+输出牛,第二,用分立。即使用胆,噪声也可以控制在很底的水平。 wepool 2009年4月24日 19:51:30

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