¿Cómo mido el ruido de muy baja frecuencia?

Una PC con Windows puede hacer esto gratis con Audacity. Aún necesita los cables coaxiales, la caja de protección de Faraday si es necesario y una carga de 50 ohmios acoplada de CA. Ver en un alcance y amplificar según sea necesario de 0.1 V a 1 Vpp

Luego mida durante 1 minuto para obtener una respuesta suave como se muestra a continuación.

Luego alimente el ruido en su entrada de audio y calibre con una onda sinusoidal.

Algunas PC tienen una entrada de micrófono acoplado a CC, con un desfase bajo y otras tienen algunos HPF. Elegirías un HPF de 1 Hz.

Necesita algo con poco ruido que pueda hacer FFT y pueda muestrear hasta ~ 2 veces su frecuencia de medición.

Lo que necesitas depende de la cantidad de ruido que haya. Un modo de conmutación o un regulador lineal pobre es relativamente fácil. Es probable que un regulador de bajo ruido necesite un instrumento de bajo ruido. Por debajo de 100Hz, y especialmente por debajo de 10Hz, las entradas de cmos de muchos dispositivos serán peores que el DUT.

Si es muy ruidoso, un alcance digital podría funcionar. Los LDO y LM317 aleatorios, 7805, etc., a menudo tienen picos de ruido muy desagradables en los 10 kHz causados por su retroalimentación. Estos pueden ser fáciles de ver con cualquier cosa que tenga FFT.

Un buen osciloscopio digital de 14 bits puede hacerlo.

Un preamplificador de bajo nivel de ruido con filtro de paso bajo, o el uso de varios filtros analógicos simples para dividir el ruido en bandas de 3 décadas también ayudará, con un sistema de baja resolución.

Las buenas tarjetas de sonido pueden cubrir parte del rango. Algunos solían muestrear a 192 kHz (es decir, se puede medir a 96 kHz) y hasta 20 Hz. Por debajo de 20Hz, el ADC a menudo tiene una función de paso alto digital incorporada que no se puede desactivar para el acceso.

Por debajo de 10Hz puede usar un buen multímetro digital.

Tenga en cuenta que el uso de los resultados de FFT es bastante confuso, cuando desea realizar algunas mediciones de valor absoluto.

Cuando tiene una señal de frecuencia única, el fft produce un valor correcto, y el valor no cambia con samplerate / fft-bin-width.

Cuando miras el ruido de banda ancha, la cantidad de energía en un contenedor de pies cuadrados depende de qué tan ancho sea ese contenedor. Cambie la frecuencia de muestreo, y todos los valores cambian. Debe normalizar el valor a la densidad espectral de potencia (psd), es decir, dividir la potencia por el ancho del contenedor.

Sin embargo, cuando tiene picos de bin único y ruido de banda ancha, debe decidir cuál es cuál y normalizarlos de manera diferente.

También lo notarás en la gráfica de TonyEE, que no hay una buena línea suave y precisa, sino más bien un gran lío peludo, del cual no puedes leer el valor de. Esto se debe a que la FFT contiene una enorme cantidad de pequeños intervalos de frecuencia, que tienen valores muy diferentes en los contenedores adyacentes (es ruido después de todo).

Paralimpiaresto,debe"adelgazar" el espectro, sumando múltiples contenedores adyacentes, de modo que tenga muchos menos contenedores, por ejemplo, 20 contenedores por década, con anchos logarítmicamente iguales.

Esto se puede hacer usando los analizadores de espectro de frecuencia de audio (por ejemplo, SR785 o SR1 o el venerable HP3562A). Tienen un ruido de entrada de ~ 10-20 nV / rHz, que está muy por debajo del nivel de ruido de las LM7805 / 7905.

Por supuesto, mejor sería algo construido en este siglo. Se puede utilizar un amplificador de instrumentación (ya sea 3 opamp o el AD620) con algún acoplamiento de CA para amplificar antes de un digitalizador comercial como LabJack o incluso la entrada de micrófono en su computadora portátil.

Algunos LDO operan cerca de 1uA Idd, controlando la puerta de un enorme dispositivo PMOS. Con varios circuitos y etapas internos que necesitan 100 nanoAmps para funcionar, y necesitan un divisor de voltaje de realimentación de onchip, ese divisor de voltaje puede ser su circuito de definición de piso de ruido.

Suponiendo que 100nA (0.1uA) a través del divisor y 5 voltios a través del divisor, la resistencia total es 50MegOHm. Supongamos que el divisor está formado por 2 resistencias, cada una de valor 25MegOhm.

El piso de ruido del divisor será 25Mohm || 25Mohm = 12.5MegOhm.

La densidad de ruido será de 4 nanoVolts / rtHz * sqrt (12.5Mohm / 1Kohm)

o 4nV * sqr (12,500) = 4nV * 110 = 440 nanoVolts / rtHz.

En ancho de banda de 10KHz, esto se puede escalar hasta 440nV * sqrt (10,000 Hz)

o ruido integrado total de 440nV * 100 = 44 microVolts RMS.

Debido a este (gran) nivel de ruido, las personas que diseñan sistemas de reproducción de vinilo de alta gama, particularmente los preamplificadores para cartuchos de bobina móvil, diseñan sus propios reguladores de potencia discretos de alta corriente de ralentí. A menudo, la topología de elección es un regulador de derivación.

Puede encontrar información sobre esto en "diyAudio", en "simplistic njfet riaa".

Tenga en cuenta que está intentando medir 44 microVolts RMS, si está utilizando un LDO de 1uA. Para LDO de ruido aún más bajo, con algunos que tienen una salida total integrada de 1uV pero una corriente de ralentí bastante ALTA porque, en general, el camino hacia el bajo ruido es utilizar transistores GRANDES. Y esos grandes transistores tienen una gran cantidad de capacitancia parásita que requiere altas corrientes para lograr un ancho de banda adecuadamente alto en el circuito del amplificador del regulador de regulación de retroalimentación.

Por lo tanto, necesita un preamplificador de bajo ruido, AC acoplado, entre la salida LDO y su alcance moderno con FFT o su analizador de espectro.