|
Как бороться с внешними помехами? |
|
|
|
Sep 28 2014, 15:11
|
Частый гость
 
Группа: Участник
Сообщений: 142
Регистрация: 10-11-12
Пользователь №: 74 318

|
Имеется трансимпедантный усилитель на 47 МОм, к которому на вход подключен фотодиод. Фотодиод регистрирует короткие и очень слабые вспышки света от куска кристалла, который называется сцинтиллятор. На выходе - небольшой фильтр, который режет высокие и низкие частоты и далее - осциллограф. Всё это для отладки смонтировано вот в таком корпусе:
Круглая штука с изолентой - это параллельно соединённые фотодиоды, прицепленные к сцинтиллятору. Гнёзда, через которые подаётся смещение 50 вольт на фотодиод и 5 вольт для питания схемы зашунтированы конденсаторами 0.1 мкФ:
Снаружи подключаются питание схемы, смещение фотодиода и осциллограф. Перед входом в первые 2 разъёма стоит один виток на маленьком сердечнике проницаемостью 2000, а на кабеле, идущим к осциллографу, стоит мелкая ферритовая чашка:
При работе крышка коробки закрывается, завинчивается и даже оборачивается чёрной изолентой, чтобы свет снаружи не попадал на фотодиод:
Внутри напряжение смещение для фотодиода (50 вольт) проходит подряд две RC-цепочки 1МОм/0.1мкФ для уменьшения помех. Питание ОУ усилителя тоже фильтруется при помощи RC-цепочки 22 Ома/10 мкФ. Конденсаторы - SMD керамические. ОУ, который применён в усилителе, имеет полосу пропускания 150 МГц. Так вот. Снаружи всё равно проникают помехи. Например, от сотового телефона. Стоит поговорить по телефону на расстоянии 1-2 метров от устройства, как на экране осциллографа появляются помехи во много раз превышающие величину сигнала. Нужны идеи как определить способ проникновения помех и загасить их до приемлемого уровня.
Сообщение отредактировал ArtDenis - Sep 28 2014, 15:15
--------------------
|
|
|
|
|
 |
Ответов
(1 - 59)
|
Sep 28 2014, 15:53
|

Гуру
     
Группа: Модераторы
Сообщений: 10 983
Регистрация: 23-11-05
Пользователь №: 11 287

|
Цитата(ArtDenis @ Sep 28 2014, 18:11)  Стоит поговорить по телефону на расстоянии 1-2 метров от устройства, как на экране осциллографа появляются помехи во много раз превышающие величину сигнала. И как они выглядят? Какова вообще рабочая полоса приборчика? Входные цепи усилителя (ноги фотодиодов) нужно укоротить до минимума. Цитата(Семин @ Sep 28 2014, 18:33)  Из какого материала сделана коробка? Из алюминия, похоже. Пермаллой автору нужен.
|
|
|
|
|
Sep 28 2014, 15:58
|
Частый гость
 
Группа: Участник
Сообщений: 142
Регистрация: 10-11-12
Пользователь №: 74 318

|
Семин, вроде как из дюраля. По крайней мере в магазине, в котором я её покупал, написано, что это сплав алюминия. polyakovav, с фотодиода приходит импульс, растянутый ёмкостью фотодиода до нескольких микросекунд величиной менее одного наноампера (если верить результатам моделирования). Импульс имеет крутой подъём и более медленный спад. На выходе конечного каскада имею одиночные импульсы длительностью 10-20 мкс и величиной примерно от 0.1 до до 3-х вольт, что меня вполне устраивает, т.к. его можно без проблем регистрировать с МК. Herz, так в итоге как понять, проходит помеха через корпус или всё-таки через провода?
Сообщение отредактировал ArtDenis - Sep 28 2014, 16:00
--------------------
|
|
|
|
|
Sep 28 2014, 16:51
|

Частый гость
 
Группа: Свой
Сообщений: 197
Регистрация: 26-05-06
Из: Воронеж
Пользователь №: 17 486

|
Цитата(ArtDenis @ Sep 28 2014, 19:58)  Семин, вроде как из дюраля. По крайней мере в магазине, в котором я её покупал, написано, что это сплав алюминия. polyakovav, с фотодиода приходит импульс, растянутый ёмкостью фотодиода до нескольких микросекунд величиной менее одного наноампера (если верить результатам моделирования). Импульс имеет крутой подъём и более медленный спад. На выходе конечного каскада имею одиночные импульсы длительностью 10-20 мкс и величиной примерно от 0.1 до до 3-х вольт, что меня вполне устраивает, т.к. его можно без проблем регистрировать с МК. Herz, так в итоге как понять, проходит помеха через корпус или всё-таки через провода? 1. Помехи проходят и через щели в корпусе, и через провода и через сам корпус в нижней части диапазона частот. Частотная фильтрация в данном случае недостаточно эффективна, потому что разъемы низкочастотные, и торчащие внутри корпуса центральные проводники отлично переизлучают внешние помехи. 2. Снижать помехи при наноамперах на входе нужно по всем направлениям: убрать батарейки с проводами внутрь корпуса (место там вроде есть), вывод наружу сделать через проходной конденсатор (у него более широкая полоса фильтрации). Самые эффективные экраны - двухслойные, из меди (алюминия) и магнитомягких материалов (железа, или как выше советовали - из пермаллоя). 3. Если отказываться от этого корпуса не хочется, попробуйте заклеить снаружи все щели скотчем из фольги. Клеить нужно с перекрытием не менее 1-2 сантиметров - это заметно снижает пролаз по щелям. Радикальный метод - внутри корпуса спаять еще один экран из жести. Да, важно - клеить металлический скотч нужно не поверх черной изоленты, а прямо на металл корпуса. Иначе эффективность будет маленькая.
|
|
|
|
|
Sep 29 2014, 11:07
|
Частый гость
 
Группа: Участник
Сообщений: 142
Регистрация: 10-11-12
Пользователь №: 74 318

|
А по-другому никак? Хочется чтобы батарейки были снаружи.
Tanya, чем короче импульс, тем больше его амплитуда, соответственно тем больше отношение сигнал/шум. Ещё при уменьшении ёмкости, подключенной на вход трансимпедантного усилителя, уменьшается шум, возникающий из-за того, что на высоких частотах усилитель начинает работать как обычный, усиливая шум входного каскада.
Сообщение отредактировал ArtDenis - Sep 29 2014, 11:08
--------------------
|
|
|
|
|
Sep 29 2014, 11:25
|
Гуру
     
Группа: Модераторы
Сообщений: 8 752
Регистрация: 6-01-06
Пользователь №: 12 883

|
Цитата(ArtDenis @ Sep 29 2014, 15:07)  А по-другому никак? Хочется чтобы батарейки были снаружи.
Tanya, чем короче импульс, тем больше его амплитуда, соответственно тем больше отношение сигнал/шум. Ещё при уменьшении ёмкости, подключенной на вход трансимпедантного усилителя, уменьшается шум, возникающий из-за того, что на высоких частотах усилитель начинает работать как обычный, усиливая шум входного каскада. Тут не могу согласиться. В конечном итоге каждая вспышка порождает некоторый заряд, который протечет через резистор и конденсатор в обратной связи. Если импульс размазать, то полоса частот будет меньше и шум тоже уменьшится. Мне так кажется. А чем Вам батарейки снаружи нравятся? Очень красивые?
|
|
|
|
|
Sep 29 2014, 12:00
|
Частый гость
 
Группа: Участник
Сообщений: 142
Регистрация: 10-11-12
Пользователь №: 74 318

|
Меджикивис, а мне не придётся продать квартиру, чтобы купить такой фотоумножитель? Tanya, так совет ДЕЙЛ-а правильный или нет? Давно как-то звонил на свой мобильник таким образом. Всё нормально проходит. Цитата(Tanya @ Sep 29 2014, 17:25)  Тут не могу согласится. В конечном итоге каждая вспышка порождает некоторый заряд, который протечет через резистор и конденсатор в обратной связи. Если импульс размазать, то полоса частот будет меньше и шум тоже уменьшится. Мне так кажется. Просто если уменьшать напряжение смещения, то в моём случае увеличивается шум и уменьшается амплитуда сигнала. Моделирование это тоже подтверждает. Цитата(Tanya @ Sep 29 2014, 17:25)  А чем Вам батарейки снаружи нравятся? Очень красивые? А то  На самом деле так мне проще макетировать. PS: сейчас хочу сделать второй внутренний экран и доп. фильтры по питанию. Развожу круглую плату, которая будет стоять прямо над фотодиодами.
Сообщение отредактировал ArtDenis - Sep 29 2014, 12:01
--------------------
|
|
|
|
|
Sep 29 2014, 19:58
|

Практикующий маг
     
Группа: Свой
Сообщений: 3 634
Регистрация: 28-04-05
Из: Дубна, Моск.обл
Пользователь №: 4 576

|
У меня была похожая проблема, делал усилитель на низкие частоты 1-10000Гц, К=10. Нужно было доусилить сигнал с акустического датчика. Ну думаю: не вопрос! Взял люминиевый корпус 50х50х25мм, поставил 2 разъема, сунул в него платку, распаял на разъемы, проверил -все отлично работает. Отдал заказчику. Потом заказчик приносит и говорит "с них хуже чем без него".  И показывает сигналы. Что это такое я так и не понял, но потом сам обнаружил, что он хорошо чувствует сигнал мобильника и радиостанции на 433МГц. Причем даже с закороченным входом. Все эксперименты с коробочкой убедили меня в том, что нужно ставить разъемы со встроенными фильтрами, т.к помеха хорошо пролезает даже через короткие провода которые идут от разъема на коробочке до платы -это порядка 1-2см (причем на концах проводов стоят Мюратовские RF-фильтры, а перед ними блокирующая (SMD!) керамика на землю). Да, значительный эффект дало применение ОУ со встроенным RF фильтром -помеха снизилась примерно в 5-10 раз. Дальше дело не пошло, т.к кроме моего усилителя там есть еще датчик, который еще лучше чувствует RF помехи  P.S Вариант который тут был предложен -вывести только один провуд через проходной конденсатор, по-моему, самый здравый.
|
|
|
|
|
Sep 30 2014, 11:57
|

pontificator
     
Группа: Свой
Сообщений: 3 055
Регистрация: 8-02-05
Из: страны Оз
Пользователь №: 2 483

|
Цитата(ArtDenis @ Sep 30 2014, 20:41)  =AK=, 1. Эта круглая штука не подсоединяется с землёй. Думаете стоит её заземлить? Несомненно. Изолировать от всей остальной земли и соединить к земле платы в той точке, куда подключены фотодиоды. Цитата(ArtDenis @ Sep 30 2014, 20:41)  2. С противоположной стороны ещё одно гнездо BNC, в которое включена заглушка. Когда мне надо что-то померить в самой схеме, я припаиваю туда провод и втыкаю в осциллограф. Очень вредный разъем. Он должен стоять с той же стороны, где все остальные разъемы. Там, где он стоит сейчас, в него ничего включать нельзя - появятся лишние шумы за счет земляной петли по корпусу. Цитата(ArtDenis @ Sep 29 2014, 00:41)  Так вот. Снаружи всё равно проникают помехи. Например, от сотового телефона. Стоит поговорить по телефону на расстоянии 1-2 метров от устройства, как на экране осциллографа появляются помехи во много раз превышающие величину сигнала. Сотовый телефон излучает примерно 1 Вт на частоте порядка 1 ГГц или выше. Разговаривать по сотовому во время чувствительных измерений - безосновательный каприз. Но раз уж вам непременно хочется этот каприз исполнить, то хотя бы озаботьтесь ВЧ уплотнением всех щелей в корпусе. Например, приклепав изнутри по всему периметру пружинистую "гребенку" из (посеребреной) латуни, которая бы плотно прижалась к крышке в собранном состоянии. И поставьте проходные конденсаторы на ввод питания. Обычные выводные конденсаторы на частотах порядка 1 ГГц и выше работают очень плохо, а уж тем более такие большие, как 0.1 мкФ - на этих частотах нужно ставить порядка сотни пик, и хотя бы SMD.
|
|
|
|
|
Sep 30 2014, 13:29
|

pontificator
     
Группа: Свой
Сообщений: 3 055
Регистрация: 8-02-05
Из: страны Оз
Пользователь №: 2 483

|
Цитата(Меджикивис @ Sep 30 2014, 22:14)  Может быть создать внутри корпуса на стороне разъемов отдельную секцию? То есть внутренний экран, плотно закрывающий сторону разъемов, а провода от разъемов пропустить сквозь экран через отверстия? По идее, СВЧ не должно проходить через отверстия диаметром менее 0.1 длины волны. Малые отверстия - не проблема, поэтому "защищаться от разъемов" не имеет никакого смысла. Излучение проходит через щели, их длина вполне соответствует длинам волн мобильников. Цитата(Меджикивис @ Sep 30 2014, 22:14)  Проходные конденсаторы конечно лучше бы, но если их нет... Если их нет, то можно использовать SMD.
|
|
|
|
|
Sep 30 2014, 13:42
|
Профессионал
    
Группа: Участник
Сообщений: 1 541
Регистрация: 21-03-12
Из: РФ
Пользователь №: 70 919

|
Цитата(=AK= @ Sep 30 2014, 17:29)  Малые отверстия - не проблема, поэтому "защищаться от разъемов" не имеет никакого смысла. Просветы разъемов гораздо больше 0.1 лямбда. Цитата(=AK= @ Sep 30 2014, 17:29)  Излучение проходит через щели, их длина вполне соответствует длинам волн мобильников. Проложить мягкой оплеткой, стянутой с провода?
--------------------
Построив автомобили, человечество освободило лошадей от необходимости работать. Почему оно не освободило от такой необходимости себя ))
|
|
|
|
|
Oct 2 2014, 05:40
|
Профессионал
    
Группа: Участник
Сообщений: 1 541
Регистрация: 21-03-12
Из: РФ
Пользователь №: 70 919

|
Цитата(Alexashka @ Oct 1 2014, 20:52)  Вот только провод на выход сигнала остается под вопросом Существуют такие аудио-соединители на оптоволокне. Вот использовать вывод по оптоволокну. Цитата(ArtDenis @ Oct 1 2014, 21:28)  А производят до сих пор всё это в основном для нефтянки, как я понял. Тогда почему волнует вопрос цены? В нефтянке денежки водятся покруче, чем цена полупроводникового ФЭУ. Цитата(ArtDenis @ Oct 1 2014, 21:28)  В глубине при скважинных исследованиях температура может достигать 200 градусов. При такой температуре полупроводниковые детекторы не будут работать. А ваш фотодиод, усилитель, - не полупроводники разве? И в глубине скважины никаких помех от мобильника быть не может, они не проникают сквозь толщу почвы.
--------------------
Построив автомобили, человечество освободило лошадей от необходимости работать. Почему оно не освободило от такой необходимости себя ))
|
|
|
|
|
Oct 2 2014, 06:03
|
Гуру
     
Группа: Модераторы
Сообщений: 8 752
Регистрация: 6-01-06
Пользователь №: 12 883

|
Цитата(ArtDenis @ Oct 1 2014, 21:28)  Tanya, всё равно размер не устраивает. Мне надо чтобы было мельче. А производят до сих пор всё это в основном для нефтянки, как я понял. Неправильно Вы поняли. Вот на одной из ссылок, что я давала 16 штук в стойке - в скважину не влезет. А вот слышали про нейтринный детектор на Байкале? Там почему-то сделали специальные ФЭУ, а не фотодиоды поставили. А для скважин делают тоже специализированные (думаю, что из кварца). А те модули как раз для сцинтилляторов. Там, где мало света ФЭУ вне конкуренции пока. Вот тут приведены основные области применения (для справки и расширения кругозора) - https://www.hamamatsu.com/resources/pdf/etd...ndbook_v3aE.pdf
|
|
|
|
|
Oct 8 2014, 22:19
|

Знающий
   
Группа: Участник
Сообщений: 937
Регистрация: 1-09-08
Пользователь №: 39 922

|
Цитата(ArtDenis @ Sep 28 2014, 19:11)  На выходе - небольшой фильтр, который режет высокие и низкие частоты и далее - осциллограф. А почему фильтр не перед усилителем? Насколько понимаю, усиливать слабый сигнал полезнее в узкой полосе, для увеличения отношения С/Ш Цитата Стоит поговорить по телефону на расстоянии 1-2 метров от устройства, как на экране осциллографа появляются помехи во много раз превышающие величину сигнала. Вероятно, имеют место нелинейные эффекты на окисных пленках. Например, детектирование ВЧ несущей излучения телефона. Не интересовались: зачем золотят проводящие поверхности чувствительных схем?
|
|
|
|
|
Nov 1 2014, 13:29
|
Частый гость
 
Группа: Участник
Сообщений: 142
Регистрация: 10-11-12
Пользователь №: 74 318

|
Цитата(Herz @ Nov 1 2014, 18:21)  А какой именно? Вот этот: http://sensl.com/products-page/c-series-si...rofc-60035-smt/ Только цена значительно дешевле получилась чем по ссылке.
--------------------
|
|
|
|
|
  |
1 чел. читают эту тему (гостей: 1, скрытых пользователей: 0)
Пользователей: 0
|
|
|