Як виміряти електричний шум?

Ще одне запитання, яке я задав щодо шуму живлення, підштовхнуло мене до цього питання.

Фон такий: у мене є дизайн з PD (фотодетектор) та Opamp на середній частоті (пару сотень КГц). Я намагаюся перевірити свій дизайн, коли він повернеться. Я дивлюся на шум джерела живлення, шум підключення підсилювача та вихідний шум підсилювача. Я зрозумів, що в цьому є більше, ніж просто торкатися до зонда. Люди говорять про петлі живлення, спеціальні кабелі тощо.

Я прокручую ще одну дошку через два тижні, і я хотів запитати, чи ви зараз проектуєте свою дошку, який тип тестових точок або елементів ви розміщуєте на вашій дошці, щоб ви могли точно виміряти шум. Ми говоримо про <20mV сигнали типу.

Питання про бонус: висновок підсилювача підключений до АЦП процесора. Чи можу я просто запустити АЦП і змовити це, щоб отримати глибше розуміння шуму порівняно з підключенням мого дешевого діапазону?

Шум важко виміряти, а амплітуда, яку ви бачите у вашому масштабі, є лише першою ознакою рівня.
Ви хочете виміряти абсолютний рівень шуму, або просто порівняльний? В останньому випадку обсяг може бути хорошим інструментом, але на заданих рівнях середній обсяг 500 доларів сам буде мати стільки шуму, що будь-яке вимірювання стає насправді безглуздим. Для цього вам потрібна сфера високої якості + датчі.

Складність при вимірюванні шуму полягає в тому, що він має широкий пропускний діапазон безперервного енергетичного спектру (безперервний спектр ускладнює відокремлення шуму від сигналу. Фільтри для висівок можуть працювати). В ідеалі ви вимірюєте енергію шуму за допомогою перетворення RMS в постійний струм . Це не для слабкого серця, оскільки ваш перетворювач RMS в постійний струм повинен бути дуже чутливим через низький рівень і широкосмуговий доступ. І звичайно будьте малошумні! Рідкий азот допомагає :-).
У будь-якому випадку, абсолютне співвідношення сигнал / шум не так просто, як амплітуди читання.

Зазвичай ви проектуєте деякі деталі на перших обертах дошки, щоб допомогти виміряти подібні речі. Будьте щедрими на сліди для байпасних ковпачків і фільтрів і поставте, наприклад, коаксіальні контакти SMA на ключових місцях ланцюга сигналів, але поставте їх на знімний резистор 0-Ом SMD на Т-переході, щоб заглушка не повинна впливати ланцюг сигналів, якщо він не використовується.

Для низькочастотних сигналів ви можете підключити це безпосередньо до сфери застосування, але коаксіати SMA мають хорошу особливість у тому, що деякі зонди із вбудованим у наконечник заземленням можуть застрягти в центральному положенні коаксіального з'єднувача та наземний відвід буде або можна зробити дотиком до екранування .. зауважте, що для найкращих результатів із зондом потрібно бути активним, і тоді сам зонд коштуватиме 3000 доларів: /

З фотодіодами та підсилювачами трансимпанції у вас є проблема, що для типової установки (ви не вказуєте свої параметри ..) у вас є лише пара мікроамп. І коефіцієнт посилення трансимпації в кілька сотень тисяч. Вставлення елементів на PD-стороні операційного підсилювача, а також просто наявність слідів PCB поблизу, може порушити вашу точність та рівень шуму. Покриття стійке до припою, наприклад, має нескінченну стійкість.

Тому, якщо ви можете контролювати посилення АЦП і знаєте, що ви створили дуже хороший ланцюг АЦП (це ви можете перевірити окремо, наприклад, з окремими коаксіальними входами SMA до нього, наприклад,), ви можете використовувати це як заміну зонда, так, якщо частота вибірки досить висока Це хороше рішення і відкладає потребу в більш дорогому обсязі (ви можете взяти їх в оренду, якщо вам це справді потрібно десь).

Стівенх вірно сказати, що шум важко виміряти, але я хотів би зазначити іншу точку зору.

Єдиний час, коли шум дійсно має значення для вас, це коли він впливає на ваші читання. Це означає, що ви можете просто взяти АЦП свого введення, передати його на комп'ютер, а потім виконати деяку математику на ньому. Я не зовсім швидкий у вашому проекті, але я вважаю, що ви "знаєте", який ваш сигнал, що ви отримуєте.

Ви можете придумати показник SNR, обчисливши середню потужність сигналу, а потім, щоб отримати шум, просто відніміть відомий сигнал від сигналу АЦП, знайдіть потужність отриманого шуму і розділіть два. Більшість систем прагнуть перетворити це в масштаб дБ. Це нічого не скаже про те, з якої частини системи надходить шум, але це дозволить вам уявити, наскільки добре ваша система буде функціонувати в цілому.