segnale, rumore e operazionali

"ingenuo" ha scritto nel messaggio news:453a0b79$0$5845$ snipped-for-privacy@reader3.news.tin.it...

Non ho mai lavorato con specifiche così stringenti, quindi non so se potrò dare un contributo significativo. In ogni caso: quando dici "leggere" cosa intendi ? Hai un A/D a valle ? Sono moltissimi i fattori che possano contribuire con un delta di pochi nV. Puoi fornire qualche dettaglio in più sul tuo sensore ? Tutti gli accoppiamenti sono in AC ?

La prima cosa che mi viene in mente è scegliere un op con minore GBW, in modo da avere, a 40dB di guadagno, una banda passante non troppo superiore a quella del sensore. L'op da te scelto, essendo un current feedback, ha un GBW elevato, direi enorme per i tuoi requisiti. Se il tuo sensore funziona a banda stretta, un suggerimento ulteriore è filtrare a valle con un pb relativamente stretto centrato sui 100kHz. In quello stadio i requisiti di sul rumore dovrebbero essere sufficientemente rilassati.

Intanto, ho dato un'occhiata al rumore di ingresso dell'INA103, se non vedo male a G=100 è modellato come una curva che scende da 2nV/SQR(Hz) fino a

1nV/SQR(Hz). E' su questa curva che hai scelto l'op ? L'INA103 vuole sorgenti a bassa impedenza di uscita (ottimo: 200 ohm), quindi dovresti riuscire almeno a conoscere l'ordine di grandezza di tale valore. Infatti il compromesso che si ottiene è tra bassa tensione di rumore e relativamente alta corrente di rumore, che viene mitigata usando sorgenti a bassa impedenza di uscita. Immagino che tu abbia già valutato un opportuna Noise Analysis sul tuo circuito. Magari sei in grado di fare una stima dell'impedenza di uscita del tuo sensore, anche se non la conosci, e valutare come si comporta quell'op in un intorno di quel valore. Se scopri che le prestazioni si degradano facilmente, sarebbe lecito rilassare il vincolo di 1nV/SQR(Hz).

Oltre a questo, sono sicuro che ci sono decine di AN riguardanti amplificazione a basso rumore su TI, su Analog Device, ecc. Una buona simulazione dovrebbe infine aiutarti a valutare le varie scelte.

Saluti,

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simone.bern
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innanzitutto ti ringrazio per la collaborazione.

In teoria del sensore non conosco niente. I segnali di ritorno li ho analizzati con l'oscilloscopio ma non direttamente perché se collego le sonde direttamente ai fili i segnali vengono fortemente distorti. La misura l'ho fatta a valle dell'INA103 dove vedo una sinusoide a 100kHz di ampiezza

700mVp-p. So che il sensore è fatto da bobine e condensatori ma non ne conosco i valori.

Ok fino a qui ci sono. Non è che per caso conosci qualche famiglia di amplificatori differenziali come l'INA103.

Questa idea mi era venuta ma ho un dubbio. Se il filtro è a valle dell'INA103 in questo punto ho una rumore pari a sqrt(B)*G*Vrin=1000*100*10^-9=100uV. Quindi ho cmq amplificato il rumore in tutta la banda. Giusto? Avevo pensato di mettere i filtri prima dell'INA103 ma tali filtri dovrebbero essere passa banda e quindi realizzati con resistenze che oltre a creare problemi di toleranza e quindi diversità tra i due rami comporterebbero inevitabilmente problemi relativi alle correnti di bias degli operazionali. Non so proprio come fare?

Purtroppo non l'ho scelto io. Ma credo che sia questa la curva.

No. In teoria la Noise Analysis l'aveva fatta quello che ha progettato il circuito. Io la vorrei rifare ma in realtà non so come farla per bene. Per sapere l'impedenza del sensore posso solo misurarla. Non credo però che basti collegare un multimetro e misurare il valore di resistenza che mi restituisce. Cmq a naso direi che il sensore è a bassa impedenza.

ok. mi farò una ricerca tra le AN.

"ingenuo" ha scritto nel messaggio news:453a4628$0$5858$ snipped-for-privacy@reader3.news.tin.it...

mah, non saprei. Dati i requisiti del tuo circuito, dovresti valutare tu nelle tabelle comparative dei vari produttori. Texas, Analog Device, Linear. Dovresti riuscire a filtrare la ricerca passo passo.

Si. Filtri il segnale (operazione trasparente) e il rumore nella banda del filtro. Nominalmente il risultato è notevole....

ERRORE. Ogni elemento che aggiungi tra sensore e op rappresenta una sorgente di rumore. Se invece lo fai dopo, come ti dicevo, puoi lavorare più tranquillo.

Scusa, mi sono espresso male. Intendevo " ... una simulazione di tipo Noise Analysis". Il modello di riferimento è sempre quello di un generatore di tensione di rumore Vn e di corrente di rumore In riporatati sugli ingressi degli opamp, quindi nulla di esotico. Il simulatore consente di testare le varie combinazioni di impedenze del sensore e filtri. Se non hai altro tra le mani, prova LTSpice.

Qui c'è un tutorial in italiano:

COPIO&INCOLLO dall'help:

"" .NOISE -- Perform a Noise Analysis

This is a frequency domain analysis that computes the noise due to Johnson, shot and flicker noise. The output data is noise spectral density per unit square root bandwidth.

Syntax: .noise V([,]) +

V([,]) is the node at which the total output noise is calculated. It can be expressed as V(n1, n2) to represent the voltage between two nodes. is the name of an independent source to which input noise is referred. is the noiseless input signal. The parameters , , , and define the frequency range of interest and resolution in the manner used in the .ac directive.

Output data trace V(onoise) is the noise spectral voltage density referenced to the node(s) specified as the output in the above syntax. If the input signal is given as a voltage source, then data trace V(inoise) is the input-referred noise voltage density. If the input is specified as a current source, then the data trace inoise is the noise referred to the input current source signal. The noise contribution of each component can be plotted. These contributions are referenced to the output. You can reference them to the input by dividing by the data trace "gain".

The waveform viewer can integrate noise over a bandwidth by + left mouse button clicking on the corresponding data trace label. ""

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quindi anche se all'uscita dell'INA 103 ho più rumore che segnale, riesco cmq a recuperare il segnale filtrando passa banda. Ma che tipo di filtro metto? Supponiamo che il segnale proveniente dal sensore sia 10nV. All'uscita dell'INA103 sarà 1uV. Supponiamo di utilizzare lo schema allegato. Avrei una corrente nella resistenza di ingresso di

1uV/3300ohm=300pA. Dovrei utilizzare un operazionale che abbia una corrente di bias minore di quella indicata e un rumore in tensione di ingresso minore di 1uV a 100kHz. Giusto? Esiste qualche schema di filtro che mi può agevolare? [FIDOCAD ] MC 55 50 2 1 580 MC 15 40 0 0 080 MC 30 50 1 0 080 MC 50 25 1 0 080 MC 30 25 1 0 170 MC 35 40 0 0 170 LI 25 40 35 40 LI 30 40 30 45 LI 30 45 30 50 LI 30 40 30 35 LI 30 25 30 15 LI 30 15 85 15 LI 85 15 85 45 LI 85 45 80 45 LI 45 40 55 40 LI 50 35 50 40 LI 50 25 50 15 MC 30 65 0 0 040 MC 50 60 0 0 040 LI 30 60 30 65 LI 55 50 50 50 LI 50 50 50 60 TY 10 30 5 3 0 0 0 * 3.3k TY 20 50 5 3 0 0 0 * 390 TY 55 25 5 3 0 0 0 * 5.6k TY 35 25 5 3 0 0 0 * 1n TY 40 45 5 3 0 0 0 * 1n SA 30 40 SA 50 40 SA 50 15

grazie ancora per il prezioso aiuto. Farò sicuramente delle simulazioni in questo senso.

"ingenuo" ha scritto nel messaggio news:453b16d3$0$39880$ snipped-for-privacy@reader4.news.tin.it... cut

Sorry, ma come ti dicevo non ho mai lavorato con requisiti così stringenti. Comunque, ci sono in giro un sacco di tool per il progetto di filtri. Per esempio, Linear mette a disposizione questo:

che puoi usare per tirarti giù un progetto, fissando i parametri (centro e ampiezza di banda) e variando alcune delle resistenze molto facilmente.

Saluti,

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simone.bern
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ingenuo ha scritto:

Direi proprio di s=EC :-) Se non sai l'impedenza di sorgente, scegliere il dispositivo attivo da collegarci diventa difficile.

il

Dipende da cosa vuoi fare di quel segnale. Se alla fine vuoi misurarlo o comunque renderlo continuo, in fondo al trenino fai una rivelazione sincrona e la banda la stringi con un passabasso finale.

che

Non =E8 detto che lo sia, se l'impedenza di sorgente =E8 alta. Anche se =E8 bassa, ora ce ne sono alcuni in teoria migliori. Se specifichi che sensore hai all'ingresso (ma perch=E9 tutti cos=EC criptici sui dettagli? paura che vi rubino le idee geniali? ;-) allora ti si potr=E0 aiutare meglio.

are

Dipende dall'impedenza di sorgrnte e da altre condizioni. Se non =E8 un segreto... ;-)

Posta lo schema, dai tutti i dettagli possibili (cosa deve fare, come lo deve fare, eccetera) cos=EC avremo le informazioni necessarie o comunque utili per risponderti.

Ciao

Tullio

stavo riguardando il datasheet dell'INA103. Se metto un condensatore da

470pF tra i piedini 5 e 6, ed uno uguale tra i piedini 12 e 13 riesco ad abbassare la frequenza di taglio del passa basso a 110kHz circa. Inoltre mettendo un passa basso in retroazione tra uscita e piedino di riferimento (pin 7) posso introdurre uno passa alto sull'uscita dell'INA103. In questo modo riesco a limitare la banda a circa 150kHz e a ridurre il rumore in uscita. Quello che ancora mi lascia perplesso =E8. Se ho i uscita 100uV di rumore in una banda tra 50kHz e 120kHz e filtro passa banda con un filtro a spillo intorno a 100kHz miglioro il rapporto segnale rumore? Se il mio segnale in ingresso all'INA103 =E8 maggiore del rumore dell'integrato (1nV/sqrt(Hz)) ma inferiore rispetto al rumore in uscita in tutta la banda, perdo il mio segnale o in ogni caso alla frequenza giusto ho l'informazione utile?

non =E8 paura che mi rubate l'idea...anche perch=E9 non =E8 la mia :-) purtroppo il sensore =E8 chiuso in un corpo di acciaio inossidabile e l'unico modo per aprirlo =E8 romperlo. Secondo me non =E8 una buona idea!!! Non posso misurare l'impedenza con un metodo empirico?

grazie

snipped-for-privacy@libero.it ha scritto:

In effetti, no. Senti, ma da dove arriva questo sensore? Che principio fisico utilizza? Si tratta di un oggetto disponibile su un catalogo? Ne esiste il datasheet? C'=E8 stampigliata una sigla? Oppure =E8 stato costruito da qualcuno del tuo laboratorio? Questo qualcuno =E8 sparito senza lasciare traccia? Oppure si tratta di un oggetto che hai trovato e che giaceva da tempo immemore in uno scaffale e di cui tutti (anche chi in teoria dovrebbe occuparsene) ha perduto la memoria? (succede, succede, lo so)

non so chi lo fa, non so chi l'ha "inventato", n=E8 che principio fisico usa. So solo che chi lo ha studiato prima di me mi ha detto che =E8 fatto di bobine e condensaori.

snipped-for-privacy@libero.it ha scritto:

Ci sono alcune cose che necessariamente *sai e non puoi non sapere*:

-sensore sensibile a che?

-che cosa ci vuoi fare/misurare?

-che segnale butta fuori?

-va alimentato?

Se non sai queste cose, allora il sospetto che tu stia prendendo per il cosiddetto comincia a farsi strada.. :-)

Ciao

Tullio