03.11.2016, 23:50
Inzwischen habe ich ein SPICE-Modell für den TBA231 erstellt, das auch die im Datenblatt angegeben Rauscheigenschaften halbwegs zutreffend beschreibt. Damit habe ich die Schaltung des Wiedergabeverstärkers der AS5000 simuliert.
Für den Wiedergabekopf habe ich mangels besserer Daten ein etwas detaillierteres Modell des WK der Uher Royal 784S verwendet und Ähnlichkeiten im elektrischen Verhalten zum AS5000 WK angenommen.
Mit SPICE kann man das Rauschen am Ausgang berechnen und auch auf den Eingang bezogen darstellen.
Den Zusammenhang stellt die Übertragungsfunktion her.
Da letztere üblicherweise in dB über logarithmischer Frequenzachse dargestellt wird, zeige ich auch die Rauschspektren über log(f).
Zunächst mal die Schaltung:
Links das Modell des WK, rechts die Gegenkopplung, darüber ein RC-Glied zur Frequenzkompensation des OP.
E1p und E1m sind seine Eingänge, Out1 ist der Ausgang.
Das Modell des TBA231 wird als Sub-Circuit eingebunden und ist hier nicht im Detail abgebildet.
Nun das Rauschen am Ausgang des TBA231 in Volt/sqrt(Hz):
In grün das gesamte Rauschen, in Rot das Rauschen des Fußpunktwiderstandes der Gegenkopplung, in Blau das Rauschen aller Verlustwiderstände des WK.
Zum Vergleich das Rauschen des OP allein:
Es ist im mittleren Frequenzbereich etwas geringer als das Gesamtrauschen im vorigen Bild.
DerTBA231 ist übrigens im Datenblatt mit folgenden Rauschwerten spezifiziert:
Eingangsrauschspannung e_n ~ 4,7 nV/sqrt(Hz) für f>2,5 kHz, 5,9 nV @ 1kHz, 7,1 nV @ 50 Hz
Eingangsrauschstrom. i_n ~ 0,45 pA/sqrt(Hz) für f>10 kHz, 0,63 pA @ 1 kHz, 1,4 pA @ 100 Hz, 2,2 pA @ 25 Hz.
Dies ist der Verstärkungsverlauf:
Dividiert man die Ausgangsrauschspannungen durch die Verstärkung, bekommt man die auf den Eingang bezogenen Rauschspannungen:
Diese Werte sind besser geeignet zur Beurteilung eines Schaltungsdesigns und zum Vergleich unterschiedlicher Geräte. Zu letzterem bräuchte man auch noch eine Relation zum magnetischen Bezugspegel auf Band.
Hier wieder der OP allein:
Man sieht, daß das Rauschen vom TBA231 dominiert wird.
Normalerweise versucht man, besser als der Sensor bzw. die Quelle zu sein.
Ob es in dieser Anwendung tragisch ist, daß das nicht erreicht wurde, kann man erst beurteilen, wenn man weiß, wieviel Rauschen vom Band noch dazu kommt.
Man kann heutzutage Vorverstärker mit Eingangs-Rauschspannungen von weniger als 1 nV/sqrt(Hz) ohne exorbitanten Aufwand realisieren (wie es zB bei PreAmps für "Moving coil" Tonabnehmer gemacht wurde).
MfG Kai
Für den Wiedergabekopf habe ich mangels besserer Daten ein etwas detaillierteres Modell des WK der Uher Royal 784S verwendet und Ähnlichkeiten im elektrischen Verhalten zum AS5000 WK angenommen.
Mit SPICE kann man das Rauschen am Ausgang berechnen und auch auf den Eingang bezogen darstellen.
Den Zusammenhang stellt die Übertragungsfunktion her.
Da letztere üblicherweise in dB über logarithmischer Frequenzachse dargestellt wird, zeige ich auch die Rauschspektren über log(f).
Zunächst mal die Schaltung:
Links das Modell des WK, rechts die Gegenkopplung, darüber ein RC-Glied zur Frequenzkompensation des OP.
E1p und E1m sind seine Eingänge, Out1 ist der Ausgang.
Das Modell des TBA231 wird als Sub-Circuit eingebunden und ist hier nicht im Detail abgebildet.
Nun das Rauschen am Ausgang des TBA231 in Volt/sqrt(Hz):
In grün das gesamte Rauschen, in Rot das Rauschen des Fußpunktwiderstandes der Gegenkopplung, in Blau das Rauschen aller Verlustwiderstände des WK.
Zum Vergleich das Rauschen des OP allein:
Es ist im mittleren Frequenzbereich etwas geringer als das Gesamtrauschen im vorigen Bild.
DerTBA231 ist übrigens im Datenblatt mit folgenden Rauschwerten spezifiziert:
Eingangsrauschspannung e_n ~ 4,7 nV/sqrt(Hz) für f>2,5 kHz, 5,9 nV @ 1kHz, 7,1 nV @ 50 Hz
Eingangsrauschstrom. i_n ~ 0,45 pA/sqrt(Hz) für f>10 kHz, 0,63 pA @ 1 kHz, 1,4 pA @ 100 Hz, 2,2 pA @ 25 Hz.
Dies ist der Verstärkungsverlauf:
Dividiert man die Ausgangsrauschspannungen durch die Verstärkung, bekommt man die auf den Eingang bezogenen Rauschspannungen:
Diese Werte sind besser geeignet zur Beurteilung eines Schaltungsdesigns und zum Vergleich unterschiedlicher Geräte. Zu letzterem bräuchte man auch noch eine Relation zum magnetischen Bezugspegel auf Band.
Hier wieder der OP allein:
Man sieht, daß das Rauschen vom TBA231 dominiert wird.
Normalerweise versucht man, besser als der Sensor bzw. die Quelle zu sein.
Ob es in dieser Anwendung tragisch ist, daß das nicht erreicht wurde, kann man erst beurteilen, wenn man weiß, wieviel Rauschen vom Band noch dazu kommt.
Man kann heutzutage Vorverstärker mit Eingangs-Rauschspannungen von weniger als 1 nV/sqrt(Hz) ohne exorbitanten Aufwand realisieren (wie es zB bei PreAmps für "Moving coil" Tonabnehmer gemacht wurde).
MfG Kai