[_pv 54]

https://www.femto.de/images/pdf-dokumente/de-hsa-x-1-40.pdf

вот данный усилитель заявляет 0.3нВ/rtHz с 50 омным источником сигнала.

Если я в него, как в трансимпедансный усилитель, какой-нибудь фотодиод напрямую воткну или вообще вход просто открытым оставлю, я 0.9нВ/rtHz шумов от его входных 50Ом увижу или они только по DC - 50Ом, а на высокой частоте через индуктивность не шумят и даже с открытым входом будет 0.3нВ/rtHz?

[yurik82 18]

2 часа назад, _pv сказал:

его входных 50Ом увижу или они только по DC

RF impedance: 50
Output impedance: 50
DC impedance: 50

 

2 часа назад, _pv сказал:

я 0.9нВ/rtHz шумов от его входных

310 pV это шум в удельной полосе 1 Герц

Для примера: 35 µV / √500 kHz = 49.5nV / √Hz.

Если некий усилитель имеет эквивалент шумов приведенный ко входу 0.31  nV / √Hz, то в полосе например 500 kHz это будет 

0.31 nV * √500 000 = 0.31 nV *  707 = 219 nV = 0.219 µV

Во всей полосе этого усилителя (4 ГГц) даташит заявляет 2.1 mVRMS или 14 mVPP. Это если проинтегрировать всю мощность всех шумов, вообще без никакого фильтра выпрямить всю мощность шума из выходных клемм.

 

Усиление этого усилителя заявлено 40 дБ, это 20 раз по напряжению или 100 раз по мощности.

На выходных клеммах в полосе 500 кГц будет  0.219 µV * 100 = 21.9 µV

[Freesom 16]

24 minutes ago, yurik82 said:

Усиление этого усилителя заявлено 40 дБ, это 20 раз по напряжению или 100 раз по мощности.

Эта логарифмическая линейка сломалась, несите новую

[Aner 4]

э... 40 дБ, ... по напряжению/току в 100 раз (у них в даташите в скобочках); в 10000 раз по мощности.

... в 20 раз по напряжению ... 26 dB;

... в 100 раз по мощности ... 20dB.

Разве не, не так?

[_pv 54]

1 hour ago, yurik82 said:

310 pV это шум в удельной полосе 1 Герц

Для примера: 35 µV / √500 kHz = 49.5nV / √Hz.

спасибо конечно за объяснение про плотность шума. да и коээфициент там 100 по напряжению: Transimpedance gain 5,000 V/A на 50 Омах.

но вопрос где шумы от входных 50Ом, которые должны быть 0.9 nV/√Hz при комнатной температуре, особенно если источник сигнала я подключу высокоомный, а не 50Омный.

с открытым входом, т.е. только с собственными входными 50 Омами там по прежнему будет 0.3nV/√Hz или всё-таки больше?

[НЕХ 4]

Используйте HEMT транзистор во входном каскаде трансимпедансного усилителя, многие показывают такой шум после 30 MHz.

Composite amplifier E-pHEMT + RGC + OPA656 на ixbt.photo:
http://ixbt.photo/photo/358797/30781Lv6MstoAez/1339025.jpg
 

 

[_pv 54]

50 minutes ago, НЕХ said:

Используйте HEMT транзистор во входном каскаде трансимпедансного усилителя, многие показывают такой шум после 30 MHz.

пока вопрос про конкретный усилитель и про его входные 50Ом: куда делся их шум и что будет с плотностью шума приведённой ко входу (не вырастет ли) если её измерять не с 50Омным источником сигнала, а с открытым входом (воткнутым фотодиодом)

[yurik82 18]

13 часов назад, Freesom сказал:

Эта логарифмическая линейка сломалась, несите новую

сори, было поздно, только заметил что сморозил, 10 000 и 100. Напряжения я умножил на 100 правильно, а почему то написал выше 20

[yurik82 18]

9 часов назад, _pv сказал:

пока вопрос про конкретный усилитель и про его входные 50Ом: куда делся их шум и что будет с плотностью шума приведённой ко входу (не вырастет ли)

в этой метрике он вычтен. в работе перед усилителем стоит источник (в идеале согласованный, т.е. 50 Ом), у него есть шум не менее чем у резистора при такой температуре ( Johnson-Nyquist thermal noise).

После того как этот сигнал источника (сигнал с шумом или шум если в сигнале паузы) пройдет через усилитель - к нему добавится ещё некоторое количество шума. Если бы создать идеальный LNA с Nf=0 dB, то на выходе будет то же количество шума (приведенное ко входу) что и было на входе. У реальных LNA Nf>0 dB (у этого заявлено в даташите 1.7 dB) есть ещё некие добавочные шумы. +1.7 дБ значит что мощность шумов увеличится в 1.48х раза после прохождения.

310 pV это метрика без входного сигнала, это или open/short или 50 ом охлажденный до 0К подключен ко входу и это количество шума которое генерирует сам LNA.

Между этой метрикой и Nf есть некая математическая то связь, но т.к. там шумы суммируются с шумами - формулы сложнее и Vrms /  Vpp получаются разные (rms получается занижен, т.к. существует вероятность несинфазного сложения шумов, и среднее матетматическое ожидание ниже, хотя с очень малой вероятностью можно получить и Vpp большое, Vrms меньше чем Vpp не в sqrt(2) а намного больше)

 

[_pv 54]

То что Vpp и Vrms в корень из двух раз отличаются это из той же арфиметики где 40дБ == в 20 раз?

 

Вот есть отдельный резистор 50Ом, он шумит своими 0.9нВ√Гц при комнатной температуре и теперь у нему подключают этот усилитель (со своим 50Омным входным сопротивлением) и видят на выходе sqrt(0.9^2 + 0.3^2) * 100 = 95нВ√Гц?

Но ведь NF 1.7дБ должно было увеличить мощность шума в 1.48 или напряжение в 1.22 раза, то есть вместо исходных 0.9нВ√Гц на выходе должны увидеть 0.9*1.22*100 = 110нВ√Гц или 1.1нВ√Гц на входе.

А чтобы из 0.9нВ√Гц сделать 1.1нВ√Гц надо чтобы усилитель добавил 0.63нВ√Гц.

Подскажите что именно я тут считаю неправильно?

 

Что я увижу на выходе этого усилителя если я ему во вход 1) воткну закоротку, 2) воткну 50Ом, 3) воткну ничего?

[yurik82 18]

8 часов назад, _pv сказал:

То что Vpp и Vrms в корень из двух раз отличаются это из той же арфиметики где 40дБ == в 20 раз?

Для синусоидального сигнала в корень из двух. 

https://www.analog.com/en/design-center/glossary/vrms.html

What is the relationship between RMS and peak voltage?

The formula that relates V_RMS and V_pk is: V_pk=√2 V_RMS

Для несинусоидального сигнала Vrms это интеграл, всегда должно выполняться условие P = Vrms*Irms.

При синфазном сложении сигналов складываются их энергии/мощности (т.е. Vrms).

При случайном сложении шумоподобных сигналов "The uncorrelated noise sources add as the root-sum-of-squares (RSS)"

https://www.analog.com/en/analog-dialogue/articles/low-noise-inamp-nanovolt-sensitivity.html

Поэтому простое суммирование входного шума с шумом LNA по даташиту не будет совпадать с заявленным Nf в даташите

Также поэтому Vpp и Vrms для шума отличаются не в корень из двух раз. Для шума существует вероятность что значение сложатся синфазно (Vpp просуммируются), но среднее ожидание такого события невелико и при усреднении энергии надо брать метод RSS

Изменено 21 мая, 2023 пользователем yurik82

[_pv 54]

вопрос не про синус а про белый шум, указанные 310пВ√Гц, и как они соотносятся с шумами согласования.

On 5/21/2023 at 11:37 AM, _pv said:

Что я увижу на выходе этого усилителя если я ему во вход 1) воткну закоротку, 2) воткну 50Ом, 3) воткну ничего?

в даташите выходной шум приведен 2.1мВ rms / sqrt(4GHz) = 33нВ√Гц или 0.33нВ√Гц на входе.

что при этом было подключено на входе усилителя? закоротка?

но там где приведено 50 Ω noise figure 1.7 dB и полученные из них те же 0.31нВ√Гц вроде как подразумевается 50Ohm источника, но где тогда их шум в 0.9нВ√Гц (ну или хотя бы в корень из 2 меньше от 25Ом вместе с согласованием?)

[yurik82 18]

4 часа назад, _pv сказал:

что при этом было подключено на входе усилителя? закоротка?

 

open или short

4 часа назад, _pv сказал:

но где тогда их шум в 0.9нВ√Гц

0.31 это добавочный шум. Сколько будет на входе неизвестно. Источник с 50 Ом импедансом не обязательно должен иметь шумовую температуру 290K.

Если там поставить резистор нагретый до 290K то будет 0.9 нв, если горячее - больше, если охладить - меньше.

Если поставить комнатную антенну - будет 0.9 нв, если направленную антенну направить в космос (шумовая температура антенны 50К) опять будет меньше.

нановольты - это абсолютная метрика. сколько энергии шума (в пересчете на Vrms в пересчете на вход) вставляет этот LNA.
0.219 µV * 100 = 21.9 µV в полосе 500 кГц должно быть на выходе при open или short на входе

Для этих 0.31 нВ можно высчитать температуру Джонсона-Найквиста, раз это меньше чем 0.9 значит шумовая температура этого усилителя ниже комнатной.

Nf - это относительная метрика, насколько изменится SINR. На SINR влияет не только добавочный шум LNA, а и согласование КСВ, ведь при плохом согласовании есть потери полезного сигнала на S11, из-за этого SINR дополнительно ухудшается.

Если КСВ=1 (источник 50 Ом) и допустим источник имеет комнатную шумовую температуру, то 0.9 нВ шума источника по правилах RSS сложатся с 0.31 нВ шума LNA.

Если КСВ=2 (источник имеет реактивность и/или R<>50 Ом) и допустим источник имеет комнатную шумовую температуру, то 0.9 нВ шума источника частично отразятся от входа (и полезный сигнал тоже), на 11.1% по мощности, 88.9% зайдут в LNA. Там они сложатся с 0.31 нВ. Т.к. вход был рассогласован и полезного сигнала потеряли 11.1% то SINR ухудшится чуть больше чем заявленные Nf=1.7 dB, это Nf заявленный при оптимальном согласовании (или при КСВ=1 или при некотором другом значении, бывает что у LNA оптимальный по Nf КСВ чуть больше единицы)

 

Какая у вашего фотодиода эквивалентная шумовая температура (она не обязательно комнатная, может быть и больше и меньше чем 0.9) и какой импеданс (при какой нагрузке он 100% мощности полезного сигнала отдаст в нагрузку) неизвестно.

 

Изменено 22 мая, 2023 пользователем yurik82

[_pv 54]

42 minutes ago, yurik82 said:

open или short

Test conditions VS = + 15 V, TA = 25°C, system impedance = 50 Ω

как при открытом входе (50 Ом согласования они внутри и всегда есть и при комнатной температуре) можно получить 2.1мВ на выходе в полосе 4ГГц которые равны 0.33нВ√Гц приведённые ко входу, куда делся температурный шум от 50Ом согласования, ну или от пусть от 25Ом если источник тоже 50Омный, это всё равно в два раза больше чем 0.33нВ√Гц?

 

фотодиод пусть пока идеальный и вообще измеряет практически темноту, отдельные фотоны, то есть для усилителя это просто бесконечное сопротивление для которого усилитель на его входных 50Омах и Ку=100 делает 5000В/А трансимпедансности.

[НЕХ 4]

Фотодиод - это ёмкость. И, к сожалению, ещё и небольшое последовательное сопротивление.