¿Cómo se mide el ruido eléctrico?

Question

Otra pregunta que hice sobre el ruido de la fuente de alimentación me empujó a hacer esta pregunta.

Los antecedentes son los siguientes: Tengo un diseño con PD (Fotodetector) y Opamp a media frecuencia (un par de cientos de KHz). Estoy tratando de probar mi diseño cuando regrese. Estoy mirando el ruido de la fuente de alimentación, el ruido de la fuente del opamp y el ruido de la salida del opamp. Me he dado cuenta de que hay algo más que tocar la sonda. La gente habla de bucles de alimentación, de tener cables especiales, etc.

Voy a girar otra placa en dos semanas y quería preguntar, si estáis diseñando ahora vuestra placa, qué tipo de puntos o elementos de prueba colocáis en vuestra placa para poder medir el ruido con precisión. Estamos hablando de señales del tipo <20mV.

Pregunta extra: La salida del opamp está conectada a un ADC del procesador. ¿Podría simplemente ejecutar el ADC y trazar eso para obtener una comprensión más profunda del ruido en comparación con la conexión de mi alcance barato?

Answer 1

Deja tiempo para editar. Hacer un buen gráfico lleva tiempo y a menudo requiere (al menos para mí) varios intentos.

Answer 2

Stevenvh tiene razón en que el ruido puede ser muy difícil de medir, pero me gustaría señalar un punto de vista diferente.

El único momento en que el ruido te importa realmente es cuando afecta a tus lecturas. Esto significa que puedes simplemente tomar un ADC de tu entrada, pasarlo a un ordenador y luego hacer algunos cálculos con él. No estoy del todo al tanto de tu proyecto, pero asumo que "sabes" cuál es la señal que estás recibiendo.

Puedes obtener una cifra de SNR calculando la potencia media de tu señal y, a continuación, para obtener el ruido, sólo tienes que restar la señal conocida de tu señal ADC, encontrar la potencia del ruido resultante y dividir las dos. La mayoría de los sistemas tienden a convertir esto en una escala de dB. Esto no le dirá nada sobre la parte del sistema de la que proviene el ruido, pero le permitirá tener una idea de lo bien que funcionará su sistema en general.

Answer 3

Normalmente se diseñan algunas piezas en las primeras vueltas de la tabla para ayudar a medir cosas como ésta. Sé generoso con las huellas para las cápsulas de bypass y los filtros, y pon, por ejemplo, contactos coaxiales SMA en lugares clave de la cadena de señal, pero colócalos con una resistencia extraíble SMD de 0 ohmios en la unión en T para que el stub no tenga que afectar a la cadena de señal si no se utiliza.

Para las señales de baja frecuencia que podría conectar esto directamente al alcance, pero los coaxiales SMA tienen una buena característica en que algunas de las sondas con la tierra de plomo incorporado en la punta se puede pegar en la posición central del conector coaxial y la tierra de plomo o se puede hacer para tocar el blindaje. nota sin embargo, que para obtener los mejores resultados con una sonda que necesita ser activo, y luego la sonda en sí va a costar 3000 dólares :/

Con los fotodiodos y los amplificadores de transimpedancia tienes el problema de que para una configuración típica (no especificas tus parámetros..) sólo tienes un par de microamperios y una ganancia de transimpedancia de varios cientos de miles. La inserción de elementos en el lado de la DP del amplificador, y de hecho sólo tener trazas de PCB en la vecindad podría perturbar su precisión y los niveles de ruido. Por ejemplo, el revestimiento de la soldadura tiene una resistencia no infinita.

Por lo tanto, si puedes controlar la ganancia del ADC y sabes que has diseñado un circuito ADC muy bueno (esto lo puedes probar por separado, con entradas coaxiales SMA separadas para ello, por ejemplo) puedes utilizarlo como un reemplazo de la sonda, sí, si la tasa de muestreo es lo suficientemente alta. Esta es una buena solución y pospone la necesidad de un osciloscopio más caro (aunque puedes alquilarlos si realmente lo necesitas alguna vez).