विद्युत शोर को कैसे मापें?


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पावर सप्लाई शोर के बारे में पूछे जाने वाले एक अन्य प्रश्न ने मुझे यह सवाल पूछने के लिए प्रेरित किया।

पृष्ठभूमि इस प्रकार है: मेरे पास पीडी (फोटोडेटेक्टर) और ओपैंप के साथ मध्यम आवृत्ति (युगल सौ KHz) पर एक डिज़ाइन है। जब मैं वापस आता हूं तो मैं अपने डिजाइन का परीक्षण करने की कोशिश कर रहा हूं। मैं बिजली की आपूर्ति शोर, opamp आपूर्ति शोर और opamp उत्पादन शोर देख रहा हूँ। मुझे एहसास हुआ, जांच को छूने से कहीं अधिक है। लोग पावर लूप, स्पेशल केबल आदि होने की बात करते हैं।

मैं दो सप्ताह में एक और बोर्ड स्पिन करूंगा और मैं पूछना चाहता था कि यदि आप अभी अपना बोर्ड डिजाइन कर रहे हैं, तो आप अपने बोर्ड में किस प्रकार के परीक्षण बिंदु या तत्व डालते हैं ताकि आप सही तरीके से शोर को माप सकें। हम <20mV प्रकार के संकेतों के बारे में बात कर रहे हैं।

बोनस प्रश्न: ऑपैंप का आउटपुट प्रोसेसर के एक एडीसी से जुड़ा होता है। क्या मैं केवल एडीसी चला सकता हूं और अपने सस्ते दायरे को जोड़ने की तुलना में शोर की गहरी समझ हासिल कर सकता हूं?

जवाबों:


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शोर को मापना मुश्किल है, और आप अपने दायरे पर जो आयाम देखते हैं, वह केवल एक पहला संकेत है स्तर का है।
क्या आप पूर्ण शोर स्तर, या सिर्फ तुलनात्मक मापना चाहते हैं? बाद के मामले में दायरा एक अच्छा साधन हो सकता है, लेकिन दिए गए स्तरों पर औसत $ 500 का दायरा अपने आप में इतना शोर होगा कि कोई भी माप वास्तव में अर्थहीन हो जाता है। ऐसा करने के लिए आपको एक उच्च गुणवत्ता वाली गुंजाइश + डिट्टो जांच की आवश्यकता है।

शोर को मापने में कठिनाई यह है कि इसमें एक व्यापक बैंडविड्थ निरंतर ऊर्जा स्पेक्ट्रम है (निरंतर स्पेक्ट्रम सिग्नल से शोर को अलग करना मुश्किल बनाता है, पायदान फिल्टर काम कर सकते हैं)। आदर्श रूप से आप आरएमएस-टू-डीसी रूपांतरण के माध्यम से शोर ऊर्जा को मापते हैं । यह बेहोश दिल के लिए नहीं है, क्योंकि आपके आरएमएस-टू-डीसी कनवर्टर को निम्न स्तर, और वाइडबैंड के कारण बहुत संवेदनशील होना पड़ता है। और बेशक कम-शोर ही हो! तरल नाइट्रोजन :-) मदद करता है। किसी भी मामले में, पूर्ण सिग्नल-टू-शोर अनुपात पढ़ना आयाम जितना आसान नहीं है।


उत्तर के लिए धन्यवाद, मैं पल के लिए रिश्तेदार शोर के बारे में परवाह करता हूं। मेरे लिए मुद्दा केवल मेरे डिजाइन की गुणवत्ता है, क्या यह अच्छा है या नहीं। हालाँकि मैं जो खोज रहा हूँ वह इस शोर को 10K दायरे के बिना मापने का तरीका है। मुझे पूरा यकीन है कि ऐसा करने के लिए ट्रिक्स हैं, मैं उन्हें नहीं जानता। उदाहरण के लिए मैंने परीक्षण बिंदुओं के बारे में सुना है कि आप एक जांच के साथ संपर्क कर सकते हैं जिसमें जमीन और संकेत एक साथ हैं और आप ग्राउंड लूप से बचते हैं .. या अन्य समान सामान .. मैं दुर्भाग्य से उस तरल नाइट्रोजन और 10K गुंजाइश के लिए निवेश नहीं कर सकता हूं ..
फ्रैंक

@Stevenvh, मुझे लगता है कि यह कई होमब्रेव सर्किट में सस्ती किया जा सकता है, क्योंकि शोर को मापने के लिए बोर्ड की गुणवत्ता और डिजाइन में सुधार होता है। यदि आपका बोर्ड बहुत शोर है, तो आप सस्ते में माप सकते हैं, यदि यह बहुत ही प्राचीन संकेत है, तो अभी भी शोर है, लेकिन होम-ब्रुअ के लिए यह सामान्य रूप से आदर्श है। लागत को मापने के लिए, उच्च!
कोर्तुक

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आमतौर पर आप इस तरह से सामान को मापने में मदद करने के लिए बोर्ड के पहले स्पिन पर कुछ हिस्सों को डिज़ाइन करते हैं। बाईपास कैप और फिल्टर के लिए पैरों के निशान के साथ उदार रहें, और उदाहरण के लिए संकेत श्रृंखला में प्रमुख स्थानों पर एसएमए समाक्षीय संपर्क करें, लेकिन उन्हें टी-जंक्शन पर एक हटाने योग्य एसएमडी 0-ओम रोकनेवाला के साथ रखें ताकि स्टेंट को प्रभावित न करना पड़े। संकेत श्रृंखला अगर इस्तेमाल नहीं किया।

कम-आवृत्ति के संकेतों के लिए आप इसे सीधे दायरे में ले जा सकते हैं, लेकिन SMA कोअक्स में एक अच्छी विशेषता है कि टिप में निर्मित ग्राउंड-लीड के साथ कुछ जांच कोक्स कनेक्टर के केंद्र की स्थिति में अटक सकती है और ग्राउंड लीड या परिरक्षण को छूने के लिए बनाया जा सकता है .. ध्यान दें कि एक जांच के साथ सबसे अच्छे परिणाम के लिए इसे सक्रिय करने की आवश्यकता है, और फिर जांच के लिए 3000 डॉलर का खर्च आएगा: /

फोटोडायोड्स और ट्रांसिम्पेडेंस एम्पलीफायरों के साथ आपके पास यह समस्या है कि एक विशिष्ट सेटअप के लिए (आप अपने मापदंडों को निर्दिष्ट नहीं करते हैं ..) आपके पास केवल कुछ माइक्रोएम्प्स हैं और कई सौ हजार का एक ट्रांसिम्पेडेंस लाभ है। Opamp के पीडी-साइड पर तत्वों को सम्मिलित करना, और वास्तव में आसपास के क्षेत्र में पीसीबी के निशान होने से आपकी सटीकता और शोरगुल बाधित हो सकते हैं। मिलाप प्रतिरोध कोटिंग में उदाहरण के लिए एक गैर-अनंत प्रतिरोध है।

इसलिए यदि आप ADC के लाभ को नियंत्रित कर सकते हैं और यह जान सकते हैं कि आपने एक बहुत अच्छा ADC सर्किट तैयार किया है (यह आप अलग-अलग परीक्षण कर सकते हैं, उदाहरण के लिए अलग SMA कोक्स इनपुट के साथ) आप इसका उपयोग कर सकते हैं कि जाँच रिप्लेसमेंट हाँ के रूप में यदि नमूना दर काफी ऊंचा है। यह एक अच्छा समाधान है और अधिक महंगे दायरे की आवश्यकता को स्थगित करता है (यदि आप वास्तव में कभी-कभी इसकी आवश्यकता होती है तो आप इन्हें किराए पर ले सकते हैं)।


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मुझे "टी-जंक्शन पर एक हटाने योग्य एसएमडी 0-ओम रेज़र के साथ डाल दिया गया है, इसलिए स्टब को सिग्नल चेन को प्रभावित नहीं करना है यदि उपयोग नहीं किया जाता है" विचार। मेरे पास एक बोर्ड है जो मैं वर्तमान में काम कर रहा हूं कि मैं शायद ऐसा करूंगा।
केलेंज्ब

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स्टीवनह सही है कि शोर को मापना बहुत मुश्किल हो सकता है, लेकिन मैं एक अलग दृष्टिकोण बताना चाहूंगा।

केवल वही समय जो आपके लिए वास्तव में मायने रखता है, जब यह आपके रीडिंग को प्रभावित करता है। इसका मतलब है कि आप बस अपने इनपुट का एडीसी ले सकते हैं, इसे कंप्यूटर से पास कर सकते हैं, और फिर इस पर कुछ गणित कर सकते हैं। मैं पूरी तरह से आपके प्रोजेक्ट को गति देने के लिए नहीं हूं, लेकिन मैं मानता हूं कि आप "जानते हैं" कि आपका सिग्नल क्या है जो आप प्राप्त कर रहे हैं।

आप अपने सिग्नल की औसत शक्ति की गणना करके और फिर अपने शोर को प्राप्त करने के लिए एक SNR आकृति के साथ आ सकते हैं, बस अपने ADC सिग्नल से ज्ञात सिग्नल को घटाएं, परिणामी शोर की शक्ति का पता लगाएं, और फिर दोनों को विभाजित करें। अधिकांश सिस्टम इसे डीबी स्केल में बदलने के लिए करते हैं। यह आपको इस बारे में कुछ भी नहीं बताएगा कि शोर किस प्रणाली से आ रहा है, लेकिन यह आपको यह अंदाजा लगाने की अनुमति देगा कि आपका सिस्टम कुल मिलाकर कितना अच्छा काम करेगा।

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