Rauscharmer Verstärker zur Messung des Widerstandsrauschens

Lärm ist überall um uns herum, und während akustische Geräusche mit unseren Ohren leicht zu erkennen sind, ist elektronisches Rauschen selbst mit den richtigen Werkzeugen schwer zu erkennen. Der Spektrumanalysator ist das bequemste Werkzeug für Rauschmessungen, aber er fügt jedem Signal, das Sie betrachten, auch sein eigenes Rauschen hinzu. [Limpkin] Er hat daran gearbeitet, sehr kleine Rauschsignale mit einem Spektrumanalysator zu messen, und teilte seine Ergebnisse mit Umfassender Blogbeitrag.

Sein selbstgestecktes Ziel war es, das Rauschen zu messen, das von einer Impedanz von 50 Ohm erzeugt wird, der häufigsten Impedanz am Ein- und Ausgang von HF-Systemen. Formel Die Kraft des Johnson-Nyquist-Rauschens Es sagt uns, dass die erwartete Rauschspannung in der 1-Hz-Bandbreite nur 0,9 Nanovolt beträgt – klein nach jedem Standard und eine Größenordnung kleiner als das Grundrauschen eines typischen Spektrumanalysators. [Limpkin] Also entwarf er einen Verstärker und einen Signalpuffer, um das Rauschsignal um den Faktor 100 anzuheben, wobei er einen sehr flachen Verstärker verwendete, der von zwei 9-Volt-Batterien gespeist wurde.

Bei dieser Schaltung gab es jedoch ein Problem: Jede an ihren Eingängen vorhandene Streugleichspannung würde ebenfalls auf Werte verstärkt, die den empfindlichen Eingangsanschluss des Analysators beschädigen könnten. um dies zu verhindern, [Limpkin] Er beschloss, seinem Verstärker eine Scherenschaltung hinzuzufügen. Dieser besteht aus zwei Komparatoren, die die Ausgangsspannung des Verstärkers ständig überwachen und sie über einen Siliziumschalter trennen, wenn sie 200 mV überschreitet. [Limpkin] Er packte seine Schaltung in ein wunderschön gearbeitetes Gehäuse und führte verschiedene Tests durch, um sicherzustellen, dass der Clipper auch bei schnellen transienten Eingängen zuverlässig funktionierte.

Mit der Schere an Ort und Stelle konnten die geplanten Geräuschmessungen sicher durchgeführt werden. Das Endergebnis? etwa 0,89 nV, genau wie von der Theorie vorhergesagt. Das Messen von Nanovolt-Pegelsignalen erfordert normalerweise eine sehr präzise Ausrüstung und viele Tricks zur Rauschunterdrückung. Manchmal ist Rauschen genau das, was Sie brauchen, um einen Funksender herzustellen. Danke für den Tipp, [alfonso32]!