¿Qué determina el ancho de banda de ruido de un voltímetro de CC?

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Digamos que tengo una resistencia de 1000 Ohmios. A temperatura ambiente, esto tiene 4 nV / rtHz de ruido de Johnson. Eso significa que una medición con un ancho de banda de 100 Hz vería 40 nV de ruido RMS.

Si tuviera que conectar la resistencia a un preamplificador, ejecute la salida del preamplificador a través de un filtro de paso de banda con un ancho de banda de 100 Hz (por ejemplo, 2950 Hz a 3050 Hz), y luego ejecute la salida a un muestreo de osciloscopio a más de 7100 Hz, vería alrededor de 40 nV de ruido RMS de la resistencia (multiplicado por la ganancia del preamplificador) más cualquier ruido que agregue el amplificador.

Ese caso es simple y fácil de entender porque un filtro de paso de banda establece el ancho de banda. ¿Cómo podría calcular la cantidad de ruido RMS generado por la muestra, cuando estoy midiendo con, digamos, la configuración del voltímetro de CC de un multímetro Keithley 2000? En este caso, no hay filtro de paso de banda (¿correcto?). No entiendo bien cómo funcionan realmente los voltímetros.

¡Gracias!

    

2 respuestas

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Si desea saber cuál es el ancho de banda, debe estar en la hoja de datos, si no es así, puede ser difícil encontrarlo. Una cosa que podrías hacer es limitar el ancho de banda a ti mismo.

La medición del ancho de banda de ruido no funcionará con un voltímetro de CC, ya que mide cerca de 0Hz (cualquiera que sea la velocidad de actualización). Los valores RMS miden el ruido en muchas frecuencias y utilizan un filtro de paso de banda.

Hay dos problemas para medir el ruido térmico de una resistencia:
1) Otras fuentes de ruido lo dificultarán, los medidores, los cables y los amplificadores son fuentes de ruido y deben tenerse en cuenta al medir el ruido. 2) El ancho de banda del ruido y el muestreo del ruido deben tenerse en cuenta porque no podemos medir la distribución del ruido blanco directamente (eso implicaría medir todo el tiempo hasta el infinito, pero podemos aproximarlo).

Elruidodeunaresistenciaseveasí:

$$\frac{v_n^2}{\Deltaf}=4k_BTR$$

Lafuentedevoltajees modelada como la potencia de ruido y esa potencia cambia según la frecuencia de muestreo de las fuentes de ruido, como lo hizo en el ejemplo del osciloscopio.

No importa el instrumento, deberá conocer el paso de banda del ruido o no podrá determinar la potencia de ruido.

También puede valer la pena señalar que puede conectar a tierra las entradas y medir el ruido de la línea de base (del preamplificador o el medidor) si las está utilizando y averiguar cuánto ruido tiene el sistema. Luego conecte la resistencia que desea medir, el ruido RMS de la resistencia y el sistema se sumarán por la suma de los cuadrados.

Si desea medir el ruido con un voltímetro de CC, necesitará un preamplificador y una forma de convertir la potencia de ruido total en una medición analógica en CC. Hay circuitos que podrías usar para hacer esto, pero la mayoría de ellos serían difíciles de construir, y probablemente no valga la pena. Algunos fabricantes hacen IC como este one (AD737) que puede calcular la potencia RMS, luego ejecute ese valor en el DC Meter.

Si el medidor tiene un botón RMS (AC), entonces use el botón AC después del amplificador y use un preamplificador, debe conocerse el ancho de banda de la medición RMS para calcular la potencia de ruido de la resistencia.

Si solo está utilizando un medidor de CC, su límite en qué ruido puede medir en función de la precisión del medidor.

Aquíhayalgunosotrosbuenosrecursos: Muestreo de ruido Manual de mediciones de bajo nivel

    
respondido por el laptop2d
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La capacitancia total en el nodo que está midiendo establecerá el ruido RMS total, independientemente del ancho de banda. Utilice sqrt (K * T / C).

Cap TotalIntegratedNoise_rms

10pF 20uV

100pF 20 / 3.16

1,000pF 20/10

10,000pF 20 / 31.6

    
respondido por el analogsystemsrf

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