¿De dónde viene este ruido? 200 kohm puente de piedra de trigo

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Tengo un puente de Wheatstone que quiero usar para medir un sensor resistivo. En este momento, los cuatro brazos son resistencias fijas, mientras que configuro el circuito. El ruido en el circuito es mucho más grande de lo que esperaba, y no puedo entender por qué.

simular este circuito : esquema creado usando CircuitLab

El AFG está configurado para generar dos ondas sinusoidales en antifase en las dos salidas. El Stanford está realizando una medición diferencial acoplada a CC con un ancho de banda de ruido efectivo de 0,5 segundos. Los dos instrumentos se bloquean en fase utilizando la referencia TTL. Entonces estoy mirando la variación de las medidas para resolver el ruido. Encuentro un componente de ruido que se escala con el voltaje de excitación, que no puedo identificar.

  • El ruido no identificado es blanco de 10 Hz a 1 kHz
  • La amplitud del ruido es de aproximadamente 1 µV / √Hz por voltio aplicado a través del puente
  • Cuando el voltaje de excitación es cero, mido un ruido consistente con Johnson noise en el puente.

Tengo mucha experiencia en la medición de R menos de 1, pero 200 k new es nuevo para mí, por lo que podría faltar lo obvio.

    
pregunta Jack B

2 respuestas

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Apuesto a que un componente es el ruido de cuantificación u otra distorsión en el AFG3000, que tiene una salida de 14 bits. La distorsión armónica aparece como -60dB en su rango de frecuencia.

Puedes intentar usar una onda sinusoidal más limpia y ver lo que obtienes, o acondicionar las llamas fuera de la onda de excitación. En cualquier caso, después de preguntar por los cables largos que pueden estar transmitiendo ruido, ese sería mi primer paso de depuración. Lo siguiente sería usar cables blindados con pares trenzados para conducir su puente, y lo siguiente sería usar un amplificador de puente real con circuitos de detección.

Sin embargo, mi dinero está en la calidad del generador de señal. Todavía no me ha sorprendido gratamente la calidad de la señal de un generador de formas de onda arbitrarias.

    
respondido por el Scott Seidman
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Habiendo recomendado leer sobre el ruido de partición, ¡no encuentro nada terriblemente útil en línea!

Así que voy a tratar de correr algunos números. En ausencia de un mejor modelo de referencia, lo modelaré simplemente como 2 fuentes de ruido de disparo, una en cada tramo del puente. (La suma será simplemente el ruido de disparo inherente a la misma corriente total del sig gen).

Aplicando 1V de excitación, la corriente del puente es de 5 uA o 2.5 uA en cada pierna. El ruido es simplemente sqrt (N) donde N es el número de electrones / segundo.

I = 2.5 uA = 2.5e-6 * 6.25e18 = 15.6e12 electrones / segundo.

Entonces, I (ruido) = sqrt (15.6e12) = 3.95e6 electrones / seg = 0.63pA / rtHz en cada pierna.

Ahora, tomando la parte inferior del puente como una referencia de 0 V, esta corriente desarrolla un voltaje en 200 kilohms de 0.126uV. Ahora, debido a su ruido de partición, asumiré que ocurre lo contrario en la otra pierna (las fuentes de ruido NO son independientes) duplicaré mi estimación de ruido de voltaje a 0.25 uV / rtHz.

Si esto es correcto, el ruido de la partición está en el campo de juego correcto, pero no puedo ver cómo explica todo su ruido (1uV / rtHz).

Además, el sugiere (página 94) que el ruido de partición tiene una distribución de 1 / f, lo que contradice su observación. (No sé por qué sugieren 1 / f).

Una línea de experimento: si reemplaza el puente con resistencias 2k (2 órdenes de magnitud inferior), el ruido de disparo (¿igual que el ruido de partición?) debería disminuir en importancia en 1 orden de magnitud. ¿Qué pasa en la práctica?

    
respondido por el Brian Drummond

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