Bagaimana cara mengukur kebisingan listrik?

Pertanyaan lain yang saya ajukan tentang Power Supply Noise mendorong saya untuk menanyakan pertanyaan ini.

Latar belakangnya adalah sebagai berikut: Saya memiliki desain dengan PD (Photodetector) dan Opamp pada frekuensi menengah (beberapa ratus KHz). Saya mencoba menguji desain saya ketika kembali. Saya melihat kebisingan catu daya, catu daya opamp dan kebisingan keluaran opamp. Saya menyadari, ada lebih dari itu hanya menyentuh probe. Orang-orang berbicara tentang loop daya, memiliki kabel khusus dll

Saya akan memutar papan lain dalam dua minggu dan saya ingin bertanya, jika Anda merancang papan Anda sekarang, apa jenis titik tes atau elemen yang Anda tempatkan di papan Anda sehingga Anda dapat mengukur kebisingan dengan akurat. Kita berbicara tentang sinyal tipe <20mV.

Pertanyaan bonus: Output dari opamp terhubung ke ADC prosesor. Bisakah saya menjalankan ADC dan merencanakannya untuk mendapatkan pemahaman yang lebih dalam tentang kebisingan dibandingkan dengan menghubungkan lingkup murah saya?

Kebisingan sulit diukur, dan amplitudo yang Anda lihat pada ruang lingkup Anda hanyalah indikasi tingkat pertama.
Apakah Anda ingin mengukur tingkat kebisingan absolut, atau hanya komparatif? Dalam kasus terakhir ruang lingkup bisa menjadi instrumen yang baik, tetapi pada tingkat yang diberikan ruang lingkup $ 500 rata-rata akan memiliki begitu banyak kebisingan itu sendiri sehingga setiap pengukuran menjadi tidak berarti. Anda memerlukan ruang lingkup + kualitas tinggi probe untuk melakukan ini.

Kesulitan dalam mengukur kebisingan adalah bahwa ia memiliki bandwidth spektrum energi kontinu lebar (spektrum kontinu membuatnya sulit untuk memisahkan kebisingan dari sinyal, filter takik dapat bekerja). Idealnya Anda mengukur energi derau melalui konversi RMS-ke-DC . Ini bukan untuk yang lemah hati, karena konverter RMS-ke-DC Anda harus sangat sensitif karena level rendah, dan pita lebar. Dan tentu saja kebisingan rendah itu sendiri! Nitrogen cair membantu :-).
Bagaimanapun, rasio signal-to-noise absolut tidak semudah membaca amplitudo.

Biasanya Anda merancang beberapa bagian pada putaran pertama papan untuk membantu mengukur hal-hal seperti ini. Jadilah dermawan dengan jejak kaki untuk memotong topi dan filter, dan menempatkan misalnya kontak koaksial SMA di tempat-tempat utama dalam rantai sinyal, tetapi menempatkan mereka dengan resistor SMD 0-ohm yang dapat dilepas di persimpangan-T sehingga stub tidak harus memengaruhi rantai sinyal jika tidak digunakan.

Untuk sinyal frekuensi rendah, Anda bisa menghubungkan ini langsung ke ruang lingkup, tetapi SMA membujuk memiliki fitur yang baik dalam bahwa beberapa probe dengan ground-lead yang terpasang ke ujung dapat terjebak ke posisi tengah konektor coax dan ground lead akan atau dapat dibuat untuk menyentuh pelindung .. catat bahwa untuk hasil terbaik dengan probe perlu aktif, dan kemudian probe itu sendiri akan menelan biaya 3.000 dolar: /

Dengan fotodioda dan amplifier transimpedansi, Anda memiliki masalah untuk pengaturan tipikal (Anda tidak menentukan parameter Anda ..), Anda hanya memiliki beberapa microamps dan peningkatan transimpedansi beberapa ratus ribu. Memasukkan elemen pada sisi PD dari opamp, dan memang hanya memiliki jejak PCB di sekitarnya dapat mengganggu presisi dan tingkat kebisingan Anda. Coating resisten solder memiliki resistansi yang tidak terbatas misalnya.

Oleh karena itu jika Anda dapat mengontrol perolehan ADC dan tahu Anda telah merancang sirkuit ADC yang sangat baik (ini Anda dapat menguji secara terpisah, dengan input coax SMA yang terpisah untuk itu misalnya) Anda dapat menggunakannya sebagai pengganti probe ya jika tingkat sampel cukup tinggi. Ini adalah solusi yang baik dan menunda kebutuhan untuk ruang lingkup yang lebih mahal (Anda dapat menyewa ini jika Anda benar-benar membutuhkannya).

Stevenvh benar bahwa kebisingan dapat sangat sulit diukur, tetapi saya ingin menunjukkan sudut pandang yang berbeda.

Satu-satunya saat kebisingan benar-benar penting bagi Anda adalah ketika itu mempengaruhi bacaan Anda. Ini berarti bahwa Anda hanya dapat mengambil ADC dari input Anda, meneruskannya ke komputer, dan kemudian melakukan beberapa matematika di atasnya. Saya tidak sepenuhnya dapat mempercepat proyek Anda, tetapi saya berasumsi bahwa Anda "tahu" sinyal apa yang Anda terima.

Anda dapat menghasilkan angka SNR dengan menghitung daya rata-rata sinyal Anda dan kemudian untuk mendapatkan suara Anda, cukup kurangi sinyal yang diketahui dari sinyal ADC Anda, temukan kekuatan suara yang dihasilkan, dan kemudian bagi keduanya. Sebagian besar sistem cenderung mengubahnya ke skala dB. Ini tidak akan memberi tahu Anda apa pun tentang bagian mana dari sistem suara itu berasal, tetapi itu akan memungkinkan Anda untuk memiliki gagasan tentang seberapa baik sistem Anda akan berfungsi secara keseluruhan.