Una versión similar de este artículo apareció en la EDN , 5 de enero de 2012.
La medición de la frecuencia baja (por debajo de 100 kHz) distorsión armónica total (THD) de vanguardia amplificadores presenta varios problemas. La cuestión más difícil surge cuando los amplificadores están diseñados con un índice de distorsión armónica total es mucho menor que la mayoría de equipos de prueba. Este problema normalmente se ha obligado a los ingenieros a diseñar con filtros externos caros e ineficaces en general y de utilizar los accesorios de gama alta de la prueba.
No hay un enfoque alternativo. El circuito de prueba en este diseño utiliza amplificación activa de ruido para eliminar la necesidad de filtros externos. Este enfoque permite que el ingeniero de pruebas para medir la distorsión armónica total en varios órdenes de magnitud menor que la resolución del dispositivo de prueba que se utiliza.
Actuales circuitos de prueba THD intenta utilizar técnicas pasivas de amplificación para forzar el dispositivo bajo prueba (DUT) corregirse a sí misma. Este enfoque puede generar un error considerable al poner fin la señal de distorsión con pequeñas cargas resistivas. Sin embargo, la manera preferida para generar datos precisos es aislar el dispositivo bajo prueba y medir utilizando un buffer de alta impedancia. Este método requiere amplificación activa de la distorsión en la salida del amplificador. El circuito de la Figura 1 emplea una secundaria amplificador operacionalpara la etapa de ganancia para permitir la amplificación activa.
Una señal fiable fuente con una relativamente baja distorsión armónica total (por lo menos-70dB) debe ser utilizado para la señal de entrada al DUT. La mayoría de las fuentes del analizador de espectro operar en este rango. La fuente de entrada será distorsionada antes de que llegue el DUT, porque la fuente de señal no es perfecto. No obstante, esta distorsión será insignificante si una fuente de baja distorsión armónica se utiliza. La señal de entrada es alimentada a través del DUT, que distorsiona la señal.
La salida del DUT es ahora una combinación de la señal de entrada y la distorsión de la DUT (SIG + DIST) multiplicada por la ganancia de la instalación. El DUT se puede ganar y carga de acuerdo a sus especificaciones en la hoja de datos. Esta señal en la terminal negativa del DUT es SIG + DIST sin el aumento. Esta señal está conectada a la entrada positiva del amplificador secundario.
La señal de salida del circuito se calcula como:
V OUT = I BUFFER × 100kΩ + V SIG = V DIST × 1000 + V SIG
El amplificador de secundaria se encuentra en una grande (1000 V / V) de ganancia. Sin embargo, en lugar de terminar la resistencia de ajuste de ganancia a tierra, que se pone término a SIG. Esto permite la amplificación de la distorsión (DIST), pero no la señal de entrada. En consecuencia, la salida del DUT, cuando se hace referencia a la tierra, es la señal de entrada original más los tiempos de ganancia secundaria de la distorsión a la salida del DUT.
Figura 2. Este circuito THD utiliza una salida diferencial para eliminar el principal armónico.
Si una medición directa de los armónicos se desea, una configuración de amplificador diferencial en el amplificador tampón eliminará una gran cantidad de la señal de entrada principal ( Figura 2 ). Una cierta cantidad de la señal todavía se llega a la salida por el circuito amplificador de tampón de CMRR , sin embargo, que la señal se reduce de modo que no afecta a la medición de la distorsión amplificada.
La salida del circuito diferencial se calcula utilizando superposición:
V OUT_TOTAL = V OUT_SIG + V + OUT_SIG DIST
El circuito de la Figura 2 hace que cualquier distorsión de menor importancia en la señal de entrada irrelevante, ya que está midiendo la diferencia entre la salida y entrada del DUT. Cualquier distorsión en la entrada se quita de la etapa de ganancia secundaria. Cualquier señal tomada de la IC se realiza utilizando una entrada de alta impedancia a un amplificador de tampón. Este circuito también ofrece un beneficio adicional: se puede configurar el dispositivo bajo prueba en cualquier configuración no inversora y es fácil de editar para adaptarse a las condiciones de inversión (figura 3 ).
Figura 3.El circuito de distorsión armónica total en una configuración invertida.
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