Estoy trabajando con una aplicación sensible al ruido donde el ruido térmico es mucho más grande de lo que se anticipaba.
Hay un sensor resistivo (puente de Wheatstone) que está sujeto a diversas condiciones de temperatura constante alimentadas por una corriente constante y un par torsión, blindado sensor.
simular este circuito – Esquemático creado usando CircuitLab
Normalmente el par torsión se hace para minimizar el ruido y el EM. ¿Habría alguna otra contribución no prevista obvia al ruido térmico observado del TP?
La razón por la que creo que el ruido es de Johnson-nNquist y no es ruido de banda ancha general es porque la amplitud media escala bastante bien como el cuadrado de la temperatura. Aunque otras fuentes ciertamente no están fuera de la cuestión
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¿Qué quieres decir con "ruido térmico"? El ruido térmico normalmente se considera como el ruido de Johnson-Nyquist, que es una función solo de la resistencia y la temperatura. Si te refieres a otra cosa, sería útil un esquema.
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Lo que dijo @SpehroPefhany, a menos que el cable de par trenzado sea lo suficientemente largo como para ser de pérdida. El ruido de Johnson-Nyquist es constante con la temperatura (-174dBm/Hz en una carga coincidente a 300 kelvin, -168dBm/Hz referenciado a su impedancia de origen si es una carga completamente desigual, como un amplificador de alta impedancia).
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¿Estás seguro de que lo que ves es ruido térmico y no ruido de banda ancha en tus dispositivos electrónicos?
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Su última suposición es incorrecta. Pero es posible que necesite un escudo CM para el par trenzado o un condensador RF a tierra AC a tierra 0Vdc. Un circuito equivalente LPF con una capacitancia shunt adicional reducirá el ruido. Una fuente de corriente constante es susceptible, a diferencia de una fuente de voltaje constante, al ruido no deseado. Mostrar configuración.
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Gracias compañeros, estoy trabajando en obtener una configuración de referencia razonable :)
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@SpehroPefhany El ruido significa que la amplitud escala como el cuadrado de la temperatura, así que sí, me refiero a Johnson-Nyquist. Mi entendimiento es que el ruido KT sí aparece a través de una capacitancia, que también es Johnson-Nyquist según mi entendimiento, pero puede que esté incorrecto.
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La capacitancia no tiene ruido térmico, por cierto, al menos idealmente. Por supuesto, hay otras formas de ruido como el triboeléctrico, y si los cables tienen una impedancia muy alta y tienen un voltaje alto a través de ellos, entonces los cambios en la capacitancia debido a efectos térmicos en el dieléctrico podrían agregar ruido. Principalmente no es una consideración en una configuración típica de puente de resistencia baja ... ¿esquema por favor, con valores? Si su ruido térmico real es mayor de lo previsto, entonces tiene más resistencia de la prevista o una temperatura más alta, ninguna de las cuales parece probable.
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@SpehroPefhany Estoy trabajando en obtener los esquemáticos, pero la temperatura de operación es un poco alta :) solo ruido inesperado dado los testeos anteriores.
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Material de referencia proporcionado
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@TimWescott ciertamente no está fuera de la cuestión que sea otra fuente de ruido, pero escala correctamente con la temperatura, he actualizado la pregunta
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@SpehroPefhany mi comprensión previa es que los circuitos de capacitores conmutados tendrán ruido Johnson-Nyquist cuando se transfiera la carga después de cambiar. ¿Eso significa que al analizar el ruido en esa aplicación, la ESR y otras resistencias parásitas son las variables principales? Esta es probablemente una mejor segunda pregunta.
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Sí, solo cosas pérdidas causan ruido térmico (con análogos en el mundo mecánico también). Pero a menos que estés operando a temperaturas criogénicas (lo cual es posible) el "mucho más alto" ruido implica un mucho mayor sqrt(temperatura absoluta) y eso es mucho. Para obtener ruido de temperatura ambiente duplicada (~300K) necesitarías 1200K o más de 900°C.
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¿Crasic, importa qué tipo de ruido sea? Podrías usar un analizador de espectro para identificarlo (o sus componentes). Además, tu aplicación podría filtrar la medición ruidosa (análoga/digital), pero supongo que ya has pensado en eso, y te estás enfocando en la fuente de ruido aquí.
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Entonces, si tu resistencia diferencial es de 5K y el ruido de Johnson-Nyquist del puente (asumiendo que las resistencias del cable conductor son << 5K) y T = 120°C debería ser de ~0.33uV RMS sobre un ancho de banda de 1kHz, lo cual es bastante difícil de medir. Supongo que podría haber algún otro efecto en juego aquí.
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Tu ancho de banda de señal es muy bajo <1Hz en comparación con el ruido térmico, entonces ¿cuál es el problema con un condensador que lo filtra? ¿Es ruido CM o ruido de Modo Diferencial?
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¿Estás seguro de que tu fuente actual es válida para esta aplicación?
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"el ruido térmico es mucho mayor de lo que se anticipaba" - ¿Cuánto ruido estabas anticipando, y cuánto obtuviste? "la amplitud media escala bastante bien como el cuadrado de la temperatura." - ¿Exactamente qué sensor estás utilizando? ¿Qué te hace pensar que el cable es la fuente del ruido?
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@BruceAbbot la parte fue probada previamente de forma independiente, y aunque sospecharía de otros radiadores, la dependencia de la temperatura de la amplitud media (escala como la raíz de la temperatura) está confirmada y fue sorprendente, ya que no se había observado anteriormente. En tu punto, esperábamos muy poco ruido térmico con el cable siendo el cambio visible más grande. ¿Podrían los recubrimientos de metal que rodean dicho sensor irradiar como fuentes?
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Todavía no hay números. ¿Cómo esperas que tengamos una respuesta cuando ni siquiera conocemos la magnitud del problema?
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Tal vez ruido 1 / f. Por cierto, el ruido Johnson-Nyquist (blanco) es un caso especial del teorema de Fluctuación-Disolución más general. Que es un caso especial de la Madre Naturaleza siendo lo que a menudo se la acusa de ser.
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