做一个5位半USB 接口的DMM模块

yyp20034 · 发表于 2024-12-13 20:53:20

虽然目前的运算放大器的性能在不断提高，但是就DMM本身应用来讲，使用单一使用运算放大器组成的放大电路依然难以达到34401的噪声水平。虽然新版的34401以及后续34410版本使用了运算放大器做直接放大，那是因为后端有FPGA，即便是前端噪声没有那么低，依靠强大的数字滤波功能依然可以达到设计要求的指标。使用运算放大器+JFET的组合设计依然是低噪声放大电路的首选。下面介绍几个经典的JFET对管。

yyp20034 · 发表于 2024-12-13 20:53:41

排名第一的当然是IF3602，以0.5 nV/√Hz的噪声密度雄踞榜首，这也是我目前能找到，而且能买到的噪声最低的JFET。

yyp20034 · 发表于 2024-12-13 20:55:09

本帖最后由 yyp20034 于 2024-12-13 20:57 编辑

排名第一的当然是IF3602，以0.5 nV/√Hz的噪声密度雄踞榜首，这也是我目前能找到，而且能买到的噪声最低的JFET。

yyp20034 · 发表于 2024-12-13 20:59:50

INF860，噪声密度0.9nV/√Hz

yyp20034 · 发表于 2024-12-13 21:00:14

IF389 噪声密度1.0nV/√Hz

yyp20034 · 发表于 2024-12-13 21:00:55

(4)LSK389 噪声密度1.9nV/√Hz
（5）U430 噪声密度2nV/√Hz

MF35_ · 发表于 2024-12-13 21:14:47

本帖最后由 MF35_ 于 2024-12-13 21:22 编辑

yyp20034 发表于 2024-12-13 20:55
排名第一的当然是IF3602，以0.5 nV/√Hz的噪声密度雄踞榜首，这也是我目前能找到，而且能买到的噪声最低的J ...

你不看输入偏置电流的吗？这东西Igss最大有100pA

，虽然你做的只是5位半，这个也有点过大了

5位半不用追求这么低的噪声密度，而且，不要看这个噪声密度，要看0.1~10Hz内的噪声水平，作为五位半，实际上大多数低偏置电流的FET输入的运放就足够用了，比如OPA140，0.1~10Hz噪声200nVpp，输入偏置电流小于10pA，至于温漂，这个不是很重要，通过AZ功能可以消除

这种JFET对管的电路构架，是因为早年很难找到偏置电流低的精密运放，现在半导体技术早都不知道进步了多少代了，所以不用照抄34401的设计

yyp20034 · 发表于 2024-12-13 21:23:25

是有些大了，但是这些对管都是这样的特性

yyp20034 · 发表于 2024-12-13 21:24:12

MF35_ 发表于 2024-12-13 21:14
你不看输入偏置电流的吗？这东西Igss最大有100pA，虽然你做的只是5位半，这个也有点过大了

5位 ...

大佬有解决办法吗？求指教

MF35_ · 发表于 2024-12-13 21:25:29

yyp20034 发表于 2024-12-13 21:24
大佬有解决办法吗？求指教

如果你非要用JFET对管的输入构架，我推荐JFE2140，用于5位半足够了，而且比你这两个好买的多，价格也低一些

MF35_ · 发表于 2024-12-13 21:35:01

本帖最后由 MF35_ 于 2024-12-13 21:37 编辑

yyp20034 发表于 2024-12-13 21:24
大佬有解决办法吗？求指教

其实我还是推荐你用OPA140，这玩意儿太适合做万用表输入级了，低输入偏置，高输入阻抗、高CMRR（这个非常重要，影响线性）、速度也不低，虽然噪声密度不算低，但因为1/f频率比较低，所以0.1~10Hz噪声水平只有250nVpp，直流测量主要关心这个噪声指标就行，噪声密度不重要，因为ADC的等效带宽非常低，这个6位半都可以用，对付5位半绰绰有余

yyp20034 · 发表于 2024-12-13 21:39:26

MF35_ 发表于 2024-12-13 21:35
其实我还是推荐你用OPA140，这玩意儿太适合做万用表输入级了，低输入偏置，高输入阻抗、高CMRR（这个非 ...

点赞，的确是个好主意。

yyp20034 · 发表于 2024-12-13 21:40:17

不过，切换用的模拟开关，漏电流也在100pA附近了，也是个问题

MF35_ · 发表于 2024-12-13 21:49:12

本帖最后由 MF35_ 于 2024-12-13 21:52 编辑

yyp20034 发表于 2024-12-13 21:40
不过，切换用的模拟开关，漏电流也在100pA附近了，也是个问题

TI有不少低漏电的模拟开关，你找typ值在10pA左右的就可以了，我常用的精密开关是MUX508和MUX509，漏电10pA typ，而且电荷注入极低，只有0.3pC，至于导通电阻不用太在意，模拟开关的漏电不要看最大值，否则没有任何模拟开关是合格的，漏电最大值发生在极端使用情况，基本不需要考虑。如果你想要漏电更低，祖传的MAX328或MAX329也可以选择，这俩祖传货漏电流低到1pA typ，只是电荷注入比较大，所以可能要设计预充电回路，否则测量高阻源会有影响，而且ADI的东西都不便宜。

另外就是外部的保护二极管，五位半用BAV199就足够了，也是10pA级别的，如果嫌不够好，选一些JFET，然后DS并联当作保护二极管用也行，但要注意GS反相耐压，有些JFET的GS耐压不够就不能这么用，但实际上要找到低于5pA的也不容易，而且还是那个问题，贵。

你的设计只是5五位半，不用考虑的过于精细

yyp20034 · 发表于 2024-12-13 21:55:23

MF35_ 发表于 2024-12-13 21:49
TI有不少低漏电的模拟开关，你找typ值在10pA左右的就可以了，我常用的精密开关是MUX508和MUX509，漏电1 ...

大佬不愧是大佬，厉害，受教

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