Jump to content

    
_pv

источник тока с шумом меньше дробового

Recommended Posts

вот эти ребята https://www.ppqsense.it/products/qubecl-laser-controllers/qubecl/low-noise делают источники тока с шумом меньше дробового.

для не столь больших токов, на сотню-две мА, если я возму пару десятков малошумящих усилителей типа ada4528 и запараллелю их, взяв обратную связь с общего 10Омного шунта, шум усилителей 6нВ/rtHz  (100нВ p-p @ 0.1..10Hz) поделится на корень 20, то получу ли я через эти 10 Ом соответственно 6/sqrt(20)/10 = 130пА/rtHz  (2нА p-p 0.1..10Hz) стабильности тока, т.е. меньше дробового шума в 180пА/rtHz для 100мА?

или это как-то по другому/проще сделать можно?

Share this post


Link to post
Share on other sites

увеличится, но приведённые ко входу не суммируются, а усредняются, то есть на 20 надо обратно поделить.

 

10001.png

https://www.analog.com/en/technical-articles/paralleling-amplifiers-improves-signal-to-noise-performance.html

Share this post


Link to post
Share on other sites

Как Вам больше нравится. Честно говоря, без схемы ваше обсуждение беспредметное. На одних и тех же деталях можно сделать и так и эдак, и результат будет разный. Кстати, в выбранных Вами деталях слова "ultralow noise, zero-drift" можно расшифровать как очень низкий шум для усилителей с нулевым дрейфом. Но, это не означает что у этих усилителей очень низкая плотность напряжения шума, приведённого ко входу, это значит только то, что для класса операционных усилителей "zero-drift" действительно низкая плотность напряжения шума, приведенного к входу. Эти усилители хороши для своих применений, но во всех "zero-drift" имеется встроенное устройство - "чопер" - источник высокочастотных помех, хоть и маленьких, но всё же... Потребуется фильтрация выхода.

При рассмотрении к применению операционных усилителей "zero-drift" надо обращать внимание на входной ток смещения и стабильность этого тока в зависимости от температуры, а так же и на шумовой ток, приведённый к входу.

Share this post


Link to post
Share on other sites

Меня больше НЧ шум и долговременная стабильность интересует поэтому и усилители с чоппер стабилизацией.

Схема пусть будет как на картинке выше, только обратная связь у всех с токового шунта, а выходы на общую нагрузку.

Вопрос больше принципиальный, возможен ли источник тока с шумом меньше чем дробовой.

Если есть ток, пусть будет, 100мА, то вроде как корень из количества протекающих электронов имеет законное право шуметь, то есть те самые 180пА/Гц^0.5.

Однако, если есть активная обратная связь, она, в том числе, должна давить и этот дробовой шум, или не должна?

Share this post


Link to post
Share on other sites

Помнится для ламп за счет объемного заряда можно снизить дробовый шум, может у них теплый ламповый источник...

20.02.2022 в 22:52, _pv сказал:

тока с шумом меньше дробового

За "опорный" уровень берется дробовый шум полупроводника? за счет ОС (в полосе её работы) думается можно ослабить шум источника внутри петли. А индуктивность в цепи нагрузки может являться фильтром для данного шума? 

Share this post


Link to post
Share on other sites

за шум для 100мА берется корень из количества электронов (2*0.1A*1.6e-19)^0.5

21 hours ago, vervs said:

А индуктивность в цепи нагрузки может являться фильтром для данного шума? 

вопрос хороший, чтобы было веселее пусть будет диод в качестве нагрузки.

вот в какой-то момент времени вместо средних N электронов, в диод вдруг решило запрыгнуть N+sqrt(N) электронов, и индуктивность вроде бы этому никак помешать не сможет, на ней конечно соответственно скакнёт напряжение пытаясь сохранить ток как был, но вроде бы и без этой индуктивности средний-то ток всё равно N электронов, и если в какой-то момент стало N+sqrt(N), то когда-нибудь потом будет N-sqrt(N), что с индуктивностью что без неё.

Share this post


Link to post
Share on other sites
27.04.2022 в 14:05, _pv сказал:

Если есть ток, пусть будет, 100мА, то вроде как корень из количества протекающих электронов имеет законное право шуметь, то есть

Однако, если есть активная обратная связь, она, в том числе, должна давить и этот дробовой шум, или не должна?

Ток 100мА не обязательно "содержит" шум на те самые 180пА/Гц^0.5. Вот и было не понятно что имеется в виду - шум схемы на ОУ (внутри ОУ есть источники дробового шума) или просто ток? И предполагается что ОС в схеме с ОУ подавит шум?

27.04.2022 в 18:40, _pv сказал:

вот в какой-то момент времени

Думается тоже самое будет происходить и при подключении диода к источнику тока - напряжение на его "клеммах" и соответственно на диоде будет скакать, а уровень шума не изменится (?) тут кто из источников тока победит - дробовый внутри нагрузки (т.е. диода) или сделанный ребятами (индуктивности в предыдущем примере). Таким образом источник может и иметь собственный шум меньше дробового (считаемого по типовой формуле "корень из.."), но в нагрузке с "генератором" дробового шума, т.е. приборе с инжекционной природой тока - диоде и т.п., - ничего не поделаешь шум останется, если только не "скомпенсируется" токами другой природы (т.е. на выводах шума не будет), но дробовый внутри диода останется.

Share this post


Link to post
Share on other sites
8 hours ago, vervs said:

Думается тоже самое будет происходить и при подключении диода к источнику тока

ну индуктивность-то только за себя отвечает, и если sqrt(N) из равномерно вылезающих из неё N электронов вдруг не захотели прыгать в диод и осели на его ёмкости чуть приподняв напряжение, то повлиять на них она никак не может, через неё то всё нормально протекло.

а если взять, например, идеальный ОУ на выход подключить диод, а после него шунт для обратной связи, то увидев, что на шунте нехватает тока, на выходе усилитель сделает столько напряжения, чтобы сразу пропихнуть оставшиеся электроны.

Share this post


Link to post
Share on other sites
10 часов назад, _pv сказал:

а если взять, например, идеальный ОУ на выход подключить диод

будет тоже самое, а именно: ну индуктивность-то  идеальный ОУ и шунт только за себя отвечают, и если sqrt(N) из равномерно вылезающих из неё схемы N электронов вдруг не захотели прыгать в диод и осели на его ёмкости чуть приподняв напряжение (создав при этом "компенсирующий" шум ток (через емкость), это и имелось в виду под токами "другой природы"), то повлиять на них она (схема) никак не может, через неё схему то всё нормально протекло.  Или где-то ошибка в рассуждениях? функционально ("математически") индуктивность и источник тока на ОУ в задаче стабилизации тока не отличаются, вот что имеется в виду, отличие только в принципе работы

Share this post


Link to post
Share on other sites

 

1 hour ago, vervs said:

 индуктивность и источник тока на ОУ в задаче стабилизации тока не отличаются

индуктивность не может сделать какое угодно напряжение, она ток только через себя стабилизирует, всё что после её не волнует.

а ОУ, увидев недостачу на шунте с другой стороны от диода, напряжение на выходе может задрать сколь угодно высоко.

Share this post


Link to post
Share on other sites
1 час назад, _pv сказал:

индуктивность не может сделать какое угодно напряжение

а как же пресловутая эдс самоиндукции?

Share this post


Link to post
Share on other sites
31 minutes ago, vervs said:

а как же пресловутая эдс самоиндукции?

а с чего ей возникать если ток не поменялся, электроны продолжают равномерно протекать через индуктивность, но потом оседают на ёмкости диода, слегка повышая тем самым на нём напряжение, но исходя из ёмкости диода, а не из индуктивности.

Share this post


Link to post
Share on other sites
35 минут назад, _pv сказал:

а с чего ей возникать если ток не поменялся

теперь кажется Вас понял, напряжение на диоде поменяется за счет изменения емкостной составляющей тока, компенсирующей шум, так?

Смотрел с другой стороны - ток  не поменялся за счет создания такой эдс (напряжения на диоде) чтобы ток не изменился (за счет емкостной составляющей тока). Т.е.  в цепь с индуктивностью поставили источник дробового тока - диод. И этот диод пытается изменять ток в цепи индуктивности (на величину дробового), на что она "ответит" повышением напряжения, настолько чтобы ток в ее цепи остался прежним - за счет добавки емкостного, а уж на сколько поднимется напряжение на этой емкости зависит от её величины и шумового тока. Схему с ОУ анализировал аналогично.

2 часа назад, _pv сказал:

а ОУ, увидев недостачу на шунте с другой стороны от диода, напряжение на выходе может задрать сколь угодно высоко.

ОУ задерет напряжение ровно на столько чтобы скомпенсировать недостачу - точно так же "слегка повышая тем самым на нём напряжение, но исходя из ёмкости диода"

Диод не знает к какому из двух черных ящиков он подключен: индуктивность и ОУ делают одно и тоже - обеспечивают в своей цепи "чистый" ток, вопреки "дрыганиям" диода, какое при этом на нем напряжение зависит не от черного ящика, от величины дрыгания и емкости диода.

Share this post


Link to post
Share on other sites

да, пожалуй, без разницы.

почему-то сначала показалось что усилитель сделает что-то другое по сравнению с пассивной индуктивностью.

 

то есть дробовой шум диода никак не победить, или можно как-то взять дополнительно ещё и обратную связь с падения на диоде, смотреть сколько электронов там решило пошуметь и добавить столько же в противофазе?

Share this post


Link to post
Share on other sites

Join the conversation

You can post now and register later. If you have an account, sign in now to post with your account.

Guest
Reply to this topic...

×   Pasted as rich text.   Paste as plain text instead

  Only 75 emoji are allowed.

×   Your link has been automatically embedded.   Display as a link instead

×   Your previous content has been restored.   Clear editor

×   You cannot paste images directly. Upload or insert images from URL.