Làm thế nào để đo tiếng ồn điện?

Một câu hỏi khác mà tôi đã hỏi về Power cung cấp tiếng ồn đã thúc đẩy tôi đặt câu hỏi này.

Bối cảnh như sau: Tôi có một thiết kế với PD (Photodetector) và Opamp ở tần số trung bình (vài trăm KHz). Tôi đang cố gắng để kiểm tra thiết kế của tôi khi nó trở lại. Tôi đang xem xét tiếng ồn cung cấp điện, tiếng ồn cung cấp opamp và tiếng ồn đầu ra opamp. Tôi nhận ra, có nhiều thứ hơn là chỉ chạm vào đầu dò. Mọi người nói về các vòng điện, có dây cáp đặc biệt, vv

Tôi sẽ quay một bảng khác trong hai tuần và tôi muốn hỏi, nếu bạn đang thiết kế bảng của mình bây giờ, loại điểm kiểm tra hoặc các yếu tố bạn đặt trên bảng của bạn để bạn có thể đo tiếng ồn chính xác. Chúng ta đang nói về tín hiệu loại <20mV.

Câu hỏi thưởng: Đầu ra của opamp được kết nối với ADC của bộ xử lý. Tôi có thể chỉ cần chạy ADC và vẽ đồ thị để hiểu sâu hơn về tiếng ồn so với việc kết nối phạm vi giá rẻ của mình không?

Độ ồn rất khó đo và biên độ bạn nhìn thấy trên phạm vi của bạn chỉ là một dấu hiệu đầu tiên của mức độ.
Bạn có muốn đo mức độ tiếng ồn tuyệt đối, hoặc chỉ so sánh? Trong trường hợp sau, phạm vi có thể là một công cụ tốt, nhưng ở các mức nhất định, phạm vi trung bình $ 500 sẽ có quá nhiều tiếng ồn đến nỗi mọi phép đo thực tế đều trở nên vô nghĩa. Bạn cần một phạm vi chất lượng cao + đầu dò ditto để làm điều này.

Khó khăn trong việc đo nhiễu là nó có phổ năng lượng liên tục băng thông rộng (phổ liên tục làm cho khó tách nhiễu khỏi tín hiệu, các bộ lọc notch có thể hoạt động). Lý tưởng nhất là bạn đo năng lượng tiếng ồn thông qua chuyển đổi RMS-DC . Điều này không dành cho người yếu tim, vì bộ chuyển đổi RMS-DC của bạn phải rất nhạy cảm do mức độ thấp và băng thông rộng. Và tất nhiên là tiếng ồn thấp! Nitơ lỏng giúp :-).
Trong mọi trường hợp, tỷ lệ tín hiệu-nhiễu tuyệt đối không dễ dàng như đọc biên độ.

Thông thường, bạn thiết kế một số bộ phận trên các vòng quay đầu tiên của bảng để giúp đo các công cụ như thế này. Hãy hào phóng với dấu chân để bỏ qua mũ và bộ lọc, và đặt các tiếp điểm đồng trục SMA tại các vị trí quan trọng trong chuỗi tín hiệu, nhưng đặt chúng với điện trở SM 0-ohm có thể tháo rời ở ngã ba để stub không bị ảnh hưởng chuỗi tín hiệu nếu không được sử dụng.

Đối với tín hiệu tần số thấp, bạn có thể nối tín hiệu này trực tiếp vào phạm vi, nhưng các dỗ dỗ SMA có một đặc điểm tốt là một số đầu dò có đầu nối đất được tích hợp vào đầu có thể bị kẹt vào vị trí trung tâm của đầu nối dỗ và chì mặt đất sẽ hoặc có thể được thực hiện để chạm vào tấm chắn .. lưu ý rằng mặc dù để có kết quả tốt nhất với đầu dò, nó cần phải hoạt động, và sau đó đầu dò sẽ có giá 3000 đô la: /

Với các bộ khuếch đại photodiodes và transimpedance, bạn có một vấn đề là đối với một thiết lập thông thường (bạn không chỉ định tham số của mình ..) bạn chỉ có một vài microamp và mức tăng transimpedance vài trăm nghìn. Chèn các phần tử ở phía PD của opamp, và thực sự chỉ cần có dấu vết PCB trong vùng lân cận có thể phá vỡ độ chính xác và nhiễu của bạn. Ví dụ, lớp phủ chống hàn có điện trở không vô hạn.

Do đó, nếu bạn có thể kiểm soát mức tăng của ADC và biết rằng bạn đã thiết kế một mạch ADC rất tốt (điều này bạn có thể kiểm tra riêng, ví dụ với các đầu vào dỗ dỗ SMA riêng biệt), bạn có thể sử dụng nó như một đầu dò thay thế có nếu tốc độ mẫu là đủ cao Đây là một giải pháp tốt và hoãn lại sự cần thiết cho phạm vi đắt tiền hơn (bạn có thể thuê những thứ này nếu bạn thực sự cần nó đôi khi).

Stevenvh đúng là tiếng ồn có thể rất khó đo, nhưng tôi muốn chỉ ra một quan điểm khác.

Thời gian duy nhất mà tiếng ồn thực sự quan trọng với bạn là khi nó ảnh hưởng đến bài đọc của bạn. Điều này có nghĩa là bạn chỉ cần lấy một ADC của đầu vào của bạn, chuyển nó vào máy tính và sau đó thực hiện một số phép toán trên nó. Tôi không hoàn toàn theo kịp dự án của bạn, nhưng tôi cho rằng bạn "biết" tín hiệu của bạn là gì.

Bạn có thể đưa ra một con số SNR bằng cách tính công suất trung bình của tín hiệu và sau đó để thu được nhiễu của bạn, chỉ cần trừ tín hiệu đã biết khỏi tín hiệu ADC của bạn, tìm công suất của nhiễu kết quả và sau đó chia hai. Hầu hết các hệ thống có xu hướng chuyển đổi điều này sang thang đo dB. Điều này sẽ không cho bạn biết bất cứ điều gì về phần tiếng ồn của hệ thống, nhưng nó sẽ cho phép bạn có một ý tưởng về việc hệ thống của bạn sẽ hoạt động tốt như thế nào.