Малошумящий источник Опции

[elax]

Всем привет! Стоит задача - измерения собственных шумов стабилитронов и микросхем - источников опорного напряжения. Уровень шумов для тех и других составляет порядка нескольких микровольт, диапазон частот измерения 10 Гц - 10 кГц.
Питать стабилитроны требуется от управляемого источника тока (ток от 1 до 10 мА, есть различные режимы задания токов), питать микросхемы от управляемого источника напряжения (то 10 до 36 В).
Для того, чтобы собрать управляемые источники тока и напряжения существует куча малошумящих ОУ и схем. Но для их питания по хорошему нужен также источник с низкими собственными шумами.
Предполагается что это т источник питания будет собираться примерно по такой схеме:

Импульсный_источник(220 В AC в DC) -> ФНЧ -> Стандартные_LDO -> Малошумящие_LDO.

В качестве малошумящего LDO предполагается использовать, например, микросхему LT3042 или что то с аналогичными характеристиками.

Вопрос в следующем, имеет ли место быть подобная структурная схема в данной задаче, на какой элементной базе лучше реализовать ФНЧ или чем его заменить,
может быть существуют другие более верные решения, какие подводные камни могут возникнуть (в трассировке печатных плат, экранирование, ЭМИ)?

[elax]

А можете дать пример подобного транса?

[MegaVolt]

А можете дать пример подобного транса?

Увы быстро не найду. Но в темах по анализу последних мультиметров от Keithley это есть. И даже в самом последнем 7510 тоже есть.
Причём там какой то хитрый патент на двух торах. Гугл думаю подскажет.

чтобы уж совсем поиздеваться, на данной картинке AD7195EBZ был запитан прямо от USB компьютера, т.е. самого чистого метрологического источника питания, который только можно придумать, что, тем не менее, ему никак не помешало.

Чтобы издеваться над 3458a неплохо бы для начала вытянуть ещё бита 4-5 к имеющимся 24. Довести линейность до 0,05 ppm. И тогда уж сравнивать то что получилось. А то как то не честное выходит сравнение по одному единственному параметру.

[_pv]

Чтобы издеваться над 3458a неплохо бы для начала вытянуть ещё бита 4-5 к имеющимся 24. Довести линейность до 0,05 ppm. И тогда уж сравнивать то что получилось. А то как то не честное выходит сравнение по одному единственному параметру.

мне дин. диапазон наверх не очень интересен, сигналы не сильно большие, а вот шумы жить мешают.
тем более когда они почти на порядок подрастают без синхронизации от сети просто потому что в приборе за десяток килобаксов не очень аккуратно сделали питание.
и вот я поусреднял 100сек получил 1нВ шумов при +-40мВ входной шкалы у ad7195 или 26 бит.
а вот 3458а усредняй\не усредняй будет 100нВ от +-0.1В шкалы, сколько это в разрядах?
ну а линейность при желании тоже откалибровать можно, было бы чем.
тем более сигма-дельта АЦП всё-таки в принципе должен быть более линеен чем преобразователь двойного (ну или даже multislope) интегрирования на элементной базе родом из 80х.
если их одинаковыми коррекциями/калибровками обвешать.

[iliusmaster]

мне дин. диапазон наверх не очень интересен, сигналы не сильно большие, а вот шумы жить мешают.
тем более когда они почти на порядок подрастают без синхронизации от сети просто потому что в приборе за десяток килобаксов не очень аккуратно сделали питание.
и вот я поусреднял 100сек получил 1нВ шумов при +-40мВ входной шкалы у ad7195 или 26 бит.
а вот 3458а усредняй\не усредняй будет 100нВ от +-0.1В шкалы, сколько это в разрядах?
ну а линейность при желании тоже откалибровать можно, было бы чем.
тем более сигма-дельта АЦП всё-таки в принципе должен быть более линеен чем преобразователь двойного (ну или даже multislope) интегрирования на элементной базе родом из 80х.
если их одинаковыми коррекциями/калибровками обвешать.

1. Кто вам рассказал про такие высокие шумы + невозможность усреднения на 3458? GBIP интерфейс осваивайте.////
2. "тем более сигма-дельта АЦП всё-таки в принципе должен быть более линеен чем преобразователь двойного (ну или даже multislope) интегрирования на элементной базе родом из 80х." очень глубокое заблуждение. Вопрос возможной реализации того и другого.
3. Шум в 1 нВ - это круто! Нужно писать статью, даже шумы вида 1/f не проявились, 26дБ эффективного разрешения (Noise free bit resolution). Шумы ИОН не увидели, неужели такая корреляция. Фантастика, теперь главное, чтобы другие тоже смогли такое воспроизвести.
4. Для измерительных устройств важен не сам шум, а соотношение сигнал/шум (SNR).
5. Трансформаторы экранированные отлично работают. При конструировании трансформаторов для малошумящей измерительной аппаратуры приходится учитывать множество факторов. Часто трансформатор - произведение искусства. До минимума снижены межобмотоные емкости, двойная экранировка экранами фарадея. Общий магнитный экран.
6. Придется принимать меры к снижению пульсаций тока при перезаряде емкостей фильтра.
7. Может быть оптимальным будет параллельный стабилизатор напряжения, если нагрузка планируется постоянная.
8. Обычно такие малошумящие источники строят по схеме ИОН - фильтр - ОУ. Причем, возможно, лучше поделить сигнал с ИОН, чтобы ОУ работал не в режиме повторителя, а в режиме усилителя с КУ 3 - 5.

У упомянутого выше LT3042 PSRR на частоте 120 Hz равен 117 dB. Зачем ему на входе ещё какой-то особенный ФНЧ?

Потому как снижается PSRR сильно с увеличением частоты. Погасить 100 и 120 Гц это не проблема. В современной радиочастотной обстановке очень сильно мешает все, что выше 50-100КГц. Особенно из сети(привет импульсным преобразователям), особенно через межобмоточную емкость.

Да, или так. Покупаем шуруповерт или беспроводной пылесос или хотя бы электро-самокат. Заряжаем аккумулятор. Потом его вынимаем и подключаем к прибору. Пару дней живем без помех...
И что удобно, на этом же самокате не работу ездить можно...

Химические источники тока сильно шумят.... Процесс ионообмена сопровождается генерацией значительного шума, трудно фильтруемого. Сеть бывает предпочтительней.

[_pv]

1. Кто вам рассказал про такие высокие шумы + невозможность усреднения на 3458? GBIP интерфейс осваивайте.////
2. "тем более сигма-дельта АЦП всё-таки в принципе должен быть более линеен чем преобразователь двойного (ну или даже multislope) интегрирования на элементной базе родом из 80х." очень глубокое заблуждение. Вопрос возможной реализации того и другого.
3. Шум в 1 нВ - это круто! Нужно писать статью, даже шумы вида 1/f не проявились, 26дБ эффективного разрешения (Noise free bit resolution). Шумы ИОН не увидели, неужели такая корреляция. Фантастика, теперь главное, чтобы другие тоже смогли такое воспроизвести.
4. Для измерительных устройств важен не сам шум, а соотношение сигнал/шум (SNR).

1. ну так приведите свой график шумов этого вольтметра от времени усреднения, покажите правдуъ, как оно на самом деле.
2. Понятно что от реализации зависит, просто там самый нелинейный элемент вроде как ёмкость интегратора должна быть, соответственно сигма-дельта обратной связью держит на ней напряжение около нуля, а вот преобразователь двойного интегрирования - не очень. и при прочих равных условиях реализации должно быть лучше, нет?
3. На график посмотрите, там всё видно. При измерении закоротки/околонулевых напряжений шум опоры должен быть заметен?
4. да, важно соотношение сигнал/шум, только вот та часть которая сигнал она от измерительного устройства как-то не очень зависит обычно.

ещё раз, было заявлено что в измерительной аппаратуре источник питания должен быть исключительно с 50Гц трансформатором, иначе никак, ибо импульсные преобразователи шумят и всё испортят.
я лишь привёл график, где у не самого дешевого вольтметра с источником питания на 50Гц трансформаторе эти самые 50Гц отлично пролазят в тракт и их там замечательно видно при измерении собственных шумов с закороченным входом.
а оценочная плата с копеечным АЦП, запитанная вообще от USB показывает при этом куда меньшие шумы.

мне же зачем-то начали рассказывать про линейность агилента, его НЧ шумы доказавая что мультиметр за 10000$ всё же лучше чем АЦП за 10$.

[blackfin]

я лишь привёл график, где у не самого дешевого вольтметра с источником питания на 50Гц трансформаторе эти самые 50Гц отлично пролазят в тракт и их там замечательно видно при измерении собственных шумов с закороченным входом.
а оценочная плата с копеечным АЦП, запитанная вообще от USB показывает при этом куда меньшие шумы.

мне же зачем-то начали рассказывать про линейность агилента, его НЧ шумы доказавая что мультиметр за 10000$ всё же лучше чем АЦП за 10$.

А вы уверены, что ваш Аджилент исправен? Может, в нем все электролиты по питанию уже давно высохли и/или отвалились, а вы пытаетесь на нем что-измерить, и потом ещё строите красивые картинки и на их основании делаете далеко идущие выводы о кривизне всех вообще источников питания с 50 Гц трансформаторами.

Может, пора уже отнести ваш Аджилент в поверку? Или, хотя бы, сделать такие же измерения с вольтметром той же модели, но более позднего года выпуска и сравнить шумы обоих приборов?