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.

[MegaVolt]

а вот 3458а усредняй\не усредняй будет 100нВ от +-0.1В шкалы, сколько это в разрядах?

Народ на eevblog для оценки шумов вычисляют вариацию алана. И строят вот такие картинки.



Опять же вот картинки шумов в зависимости от усреднения вполне линейно снижаются:




Ну и до кучи вот распределение шумов для 3458a




Вроде всё оооочень хорошо. В районе 0,3 ppm pk-pk. Это для диапазона 100мВ = 30 нВ что по моемум очень достойно.

ну а линейность при желании тоже откалибровать можно, было бы чем.

Для единичного прибора да наверное можно. Сделать миллионы измерений с ppm-ной точностью. Но не технологично это для более масштабных вещей.

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.

Так вот как бы у них линейность обеспечивается именно АЦП без коррекции. Т.е. получается что multislope в их исполнении линейнее сигма дельта. И линейнее очень сильно. НА два порядка.

[_pv]

Опять же вот картинки шумов в зависимости от усреднения вполне линейно снижаются:


Ну и до кучи вот распределение шумов для 3458a


Вроде всё оооочень хорошо. В районе 0,3 ppm pk-pk. Это для диапазона 100мВ = 30 нВ что по моемум очень достойно.

первая картинка с уменьшением шумов подозреваю снята с режимом autozero, то есть читерство, если я от входа буду постоянно периодически отключаться для автокалибровки смещения по ходу измерения, можно что-нибудь интересное и пропустить. ну и не на шкале в 0.1В где шумы гораздо заметнее.
на 10В шкалы, шумов действительно не видно, но на картинке - это 3мкв p-p, которые в 30нВ p-p, при переключении на 0.1В ну никак не превратятся.
там дейтствительно около 30нВ шумов правда RMS, что в 6 раз больше, и только при ~10NPLC, шаг влево шаг вправо - расстрел. При увеличении апертуры вылазит 1/f шум и лучше не становится. у кисли 2182а так вообще становится гораздо хуже с увеличением времени усреднения.
а если апертуру не привязывать к сети (не целое число PLC) то шумы тоже сразу же портятся, собственно из-за чего я эту картинку и привёл. в ответ на утверждение что импульсные преобразователи ни в коем случае использовать нельзя, только 50Гц трансформаторы, только хардкор.

Для единичного прибора да наверное можно. Сделать миллионы измерений с ppm-ной точностью. Но не технологично это для более масштабных вещей.Так вот как бы у них линейность обеспечивается именно АЦП без коррекции. Т.е. получается что multislope в их исполнении линейнее сигма дельта. И линейнее очень сильно. НА два порядка.

вы уверены что с такой стоимостью прибора, он не калибруется девственницами в полнолуние по всей шкале, и 0.1ppm обеспечивается исключительно схемотехникой?
ну и не настолько там большая нелинейность чтобы миллионы измерений делать, десятка другого точек поди хватит.

[MegaVolt]

вы уверены что с такой стоимостью прибора, он не калибруется девственницами в полнолуние по всей шкале, и 0.1ppm обеспечивается исключительно схемотехникой?

Да. На его схеме нету 256 мегабайтного накопителя ) Вся хитрость в заказной микросхеме в которой даже ключи изготовлены разных размеров пропорционально коммутируемым резисторам чтобы компенсировать тепловые сюрпризы. Есть вполне подробное описание того как он сделан и как работает.

ну и не настолько там большая нелинейность чтобы миллионы измерений делать, десятка другого точек поди хватит.

Ну не знаю. Они обещают по паспорту не более 0,01 ppm это на мой взгляд ооооочень круто. Упоминаний про таблицы поправок не встречал. Опять же для калибровки он требует 10 В источник и всё. Т.е. линейность считается конструктивно заданной и неизменной. Если возникает проблема то меняют заказную крутую микруху