Уменьшение шума трансимпедансного усилителя

Я исследую шум на выходе высокоскоростного трансимпедансного усилителя Femto DHPCA-100 ( http://www.femto.de/en/products/current-amplifiers/variable-gain-up-to-200-mhz-dhpca. html ). Последним приложением является усиление сигнала трубки ФЭУ, однако основную часть шума можно воспроизвести без ФЭУ.

Тестовая установка показана ниже. На TIA подается питание, а выход подключается к осциллографу с терминатором 50 Ом. Выход этого усилителя составляет +/-1 В при нагрузке 50 Ом. Уровень усиления установлен на 10^4, низкий уровень шума. При отключенном входе уровень шума составляет около 4 мВ пик-пик.

Когда к входу подключен кабель BNC длиной 6 футов, но оставлен открытым на другом конце, уровень шума подскакивает примерно до 40 мВ пик-пик. Этого достаточно, чтобы скрыть слабые входные сигналы.

Я предполагаю, что BNC «действует как антенна» (из-за отсутствия лучшей технической фразы) и улавливает окружающий шум, такой как Wi-Fi или AM / FM и тому подобное.

Мой вопрос заключается в следующем:

  • Это стандартное поведение для TIA?
  • Что можно сделать, чтобы уменьшить этот шум? Возможно, более короткий или лучше экранированный BNC? Я попробовал 12-футовый кабель BNC, и уровень шума примерно такой же.
  • Есть ли какая-то вопиющая ошибка, которую я делаю при настройке инструментов? Существуют ли какие-либо передовые методы снижения шума такого рода?

Я прочитал несколько источников по шуму и стабильности TIA, но большинство из них ссылаются на создание собственной схемы, а не на использование готового продукта. Я также устал от многих различных конфигураций этой тестовой установки, таких как завершение ввода, завершение вывода только с разрешением 1M области действия и т. Д. Ни один из них не дал никаких полезных знаний. Я в недоумении, что тут делать.

Заранее спасибо.

Испытательная установка

Ответы (2)

Это стандартное поведение для TIA?

Да, к сожалению, это так, и нет, ваш кабель действует не как антенна, а как конденсатор. Емкость кабеля подключена от -Vin к земле, и это делает неинвертирующий коэффициент усиления вашего усилителя очень большим на высоких частотах.

Какое отношение неинвертирующее усиление имеет к TIA, как вы, возможно, спрашиваете?

Ну, последовательно с +Vin у вас есть источник шума, и это эквивалентный входной источник шума вашего усилителя (операционного усилителя) и, при нулевой емкости на -Vin, у вас есть неинвертирующий коэффициент усиления, равный единице.

Теперь добавьте немного емкости, и неинвертирующее усиление станет:

1 + р ф Икс С

Очевидно, что по мере увеличения емкости Xc становится меньше, а «шумовое усиление» (да, именно так оно и называется) увеличивается.

Что можно сделать, чтобы уменьшить этот шум?

Большинство людей добавляют конденсатор обратной связи к Rf, чтобы компенсировать емкость на -Vin. См. Также этот ответ для более подробной информации о фотодиодном усилителе с использованием TIA.

Итак, я согласен добавить ограничение на обратную связь, если я ограничен использованием готового TIA, о котором я упоминал выше, правильно?
Какое последовательное сопротивление можно потерпеть на входе тогда?
Не совсем уверен, возможно 50
Ну, это должно уменьшить шум, но насколько я не знаю.
Энди, что вы думаете о начальной загрузке емкости на входе TIA с входным каскадом JFET, аналогичным активному пробнику? Это должно смягчить проблему, нет?
@LukeGary уверен, что ты можешь это сделать, но не для ОП. Похоже, что OP не может легко что-либо изменить, плюс источнику сигнала требуется опорный сигнал 0 вольт, «загруженный» полевым транзистором, и неясно, можно ли это легко сделать.

Есть ли какая-то вопиющая ошибка, которую я делаю при настройке инструментов? Существуют ли какие-либо передовые методы снижения шума такого рода?

ДА!

В инструкции к этому усилителю написано следующее:

Верхние частоты среза и эквивалентные входные шумовые токи, указанные в этой таблице, являются только типичными значениями, которые будут зависеть от емкости источника. Сохраняйте емкость источника как можно более низкой, используя короткие кабели на входе для достижения наилучшей полосы пропускания и шумовых характеристик.

Для трансимпедансного усилителя абсолютно необходимо, чтобы кабель был как можно короче. Некоторые поставщики указывают максимальную длину (часто в дюймах). Вы запускаете его через футы кабеля. Это не сработает.

Уменьшение шума трансимпедансного усилителя
СпросиСетьПолитика конфиденциальности1y, 0v