Усиление фотоЭДС

Alximik

Позволю себе поднять тему.
Хотя вопрос уже не столько по сборке, сколько по доводке схемы :roll:

Собрал схему на печатной плате, шумы в сигнале остались, причем достаточно заметные (как можно увидеть на картинке final result).
Перепробовал несколько вариантов плат (можно увидеть в файлах *.lay) как с дифференцирующей частью так и без нее (под программное вычитание).
И не понимаю что шумит

откуда лезут наводки. Цифровая и аналоговые части вроде как разделены, фильтры по питанию стоят (электролиты и керамика). Хотя по фотографиям устройства (фотографии - внешний вид 1 и 2) видно что много "соплей"
Сейчас вижу два пути:
- засунуть усилитель в клетку Фарадея (или ее подобие).
- убрать "сопли" установив все (усилки и АЦП) на одну плату.
Может быть есть еще варианты там фильтры поставить, проводники укоротить, экранировать проводники...еще как-нибудь.

Пухич

Шуметь может сама измерительная штуковина - фотодиоды, пленка и источник. Шум усилителей если и есть, то обусловлен скорее всего напругой питания, вряд ли по теплу шумят. Могут еще шуметь высокоомные резюки, если есть такие. Смотреть надо подробнее.

Может не так уж и велик шум для вашего случая?

Alximik

Спасибо.
Да, высокоомные резисторы есть - 1Мом в цепи ООС преобразователей ток-напряжение (кажется все правильно назвал :roll:

).
А вообще завтра буду смотреть, может и прокатит с такими шумами.
Если нет, то попробую поставить усилитель в металлический кожух.

Пухич

Alximik писал(а):Спасибо.
Да, высокоомные резисторы есть - 1Мом в цепи ООС преобразователей ток-напряжение (кажется все правильно назвал ).
А вообще завтра буду смотреть, может и прокатит с такими шумами.
Если нет, то попробую поставить усилитель в металлический кожух.

Внешний экран может не помочь если проблема не во внешних помехах, а во внутренних.....

Нужен детальный анализ. Запасайтесь осциллом, а лучше АЦП-приставкой.

bagira

Можно избавиться от 1МОм заменив его на "Т" из трёх резисторов. А по поводу остального - попробуйте в первую секунду включить схему выборки/хранения, а потом отсчитывать дельту от её величины. Думаю что 90 секунд для УВХ это терпимо.

Пухич

bagira писал(а):Можно избавиться от 1МОм заменив его на "Т" из трёх резисторов. А по поводу остального - попробуйте в первую секунду включить схему выборки/хранения, а потом отсчитывать дельту от её величины. Думаю что 90 секунд для УВХ это терпимо.

Можно и Т-делитель, но там резюки тоже не совсем маленькие, по крайней мере килоом по 100 будут. Может придется делать лишний каскад..... Впрочем у автора уже схема готова, лучше другие решения поискать.

А выборка-хранение тут вряд ли помогут, если шумит усилок. Надо искать источники шумов сначала.

Brigadir

Шум высокочастотный(судя по осцилограмме). Придавить кондером не пробовал?(в цепи входного сигнала на 100р примерно. Схему не смотрел этот файл не распаковывается).

Пухич

Brigadir писал(а):Шум высокочастотный(судя по осцилограмме)

Это да, но вот еще интересна природа шума.....

Наиболее вероятно- это шумы фотоприёмника. Попробуйте вместо него поставить эквивалентное сопротивление и посмотреть на результат. Бороться с шумами фото- практически нереально. Только интегрировать или усреднять после преобразования в цифровой. Мы так и делали- усредняли, и всё равно шумело.

Пухич

Сэр Мурр писал(а):Наиболее вероятно- это шумы фотоприёмника. Попробуйте вместо него поставить эквивалентное сопротивление и посмотреть на результат. Бороться с шумами фото- практически нереально. Только интегрировать или усреднять после преобразования в цифровой. Мы так и делали- усредняли, и всё равно шумело.

Ну вот им мне кажется, что шумит фотодатчик.

В любом случае, даже если шумит усилок, то проще усреднять на АЦП.

Alximik

Спасибо за ответы

Brigadir писал(а):Шум высокочастотный(судя по осцилограмме). Придавить кондером не пробовал?(в цепи входного сигнала на 100р примерно. Схему не смотрел этот файл не распаковывается).

Забыл указать выборку - 100 мс. Конденсаторы поставил на вход в дифференцирующий усилитель и вход в АЦП, правда номиналом 22 пФ (первое что под руку попало).
Схемы сделаны в Sprint Layout`e 5.0 (хотя это не схемы, а печатные платы), наверное побились при загрузке.

Пухич писал(а):А выборка-хранение тут вряд ли помогут, если шумит усилок. Надо искать источники шумов сначала.

Посмотрел осциллографом, похоже что шумят преобразователи ток-напряжение (AD820), причем уж очень сильно.
- на выходе преобразователя канала А (фотография 1, фотография 2, фотография 3). Диапазон 20 мВ/дел и 0,1 мсек/дел.
Виден какой-то ВЧ шум, если верить делениям шкалы то под 80 мВ. :shock:

- на выходе аналогичного преобразователя канала Б ситуация чуть лучше (фотография 1, фотография 2). Диапазон 20 мВ/дел и 0,1 мсек/дел. Есть шум, около 40 мВ;
- что интересно, на выходе из дифференцирующего операцонника (AD623) все сводится вот в такое (фотография 1, фотография 2). Диапазон 100 мВ/дел и 0,1 мсек/дел. Тоже что-то шумит, но уже меньше...что-то около 20 мВ;
- до кучи проверил фотодиоды, ничего что могло бы привлечь; внимание.
Как мне кажется это то о чем говорил Пухич - шумят резисторы. И варианты выхода, из ситуации тут уже писали.

bagira писал(а):Можно избавиться от 1МОм заменив его на "Т" из трёх резисторов.

или же, разбивать преобразователь на два каскада.
Что же, будем пробовать

Пухич

Забыл указать выборку - 100 мс.

Это время всей выборки, или период сэмплов?

Посмотрел осциллографом, похоже что шумят преобразователи ток-напряжение (AD820), причем уж очень сильно.

А вы пробовали их нагрузить не фотиками, а чем-то другим, как Сэр Мурр советовал?

Как мне кажется это то о чем говорил Пухич - шумят резисторы.

Это еще не факт, это было лишь предположение. Шум тепловой вряд ли даст такое, а токовый шум проявляется сильно только у некоторых типов резисторов, у основной массы металлодиэлектрических и металлокосидных (скорее всего у вас такие) он мал, даже на большом сопротивлении.

Дело в том, что мне приходилось заниматься с фотиками, и немало, так вот особого шума не было никогда. Он был, разумеется, но адекватно давился усреднением. Резисторы везде были МЛТ, операционники обычно 140УД17, 551УД1, в худших случаях LM358, но эти без восторга совсем.

В любом случае, надо сначала проверить источник шума, а потом уже резать схему по-живому.

Alximik

период семплов (интервал между двумя отсчетами).
Вот что выходит наружу, в АЦП, когда входы шунтированы резисторами как советовал Сэр Мурр,
К сожалению, осциллографом посмотреть смогу уже только завтра.

Пухич

Alximik писал(а):период семплов (интервал между двумя отсчетами).
Вот что выходит наружу, в АЦП, когда входы шунтированы резисторами как советовал Сэр Мурр,
К сожалению, осциллографом посмотреть смогу уже только завтра.

Шумы отчетливо ниже. Это повод задуматься....

А полностью отключить фотодиоды не пробовали?

Подтверждается предположение о шуме фотоприёмника.

Alximik

Пухич писал(а):А полностью отключить фотодиоды не пробовали?

Когда получал данные для картинки они были отключены, работала только электроника, без фоточасти.

Пухич писал(а):Шумы отчетливо ниже. Это повод задуматься....

Сэр Мурр писал(а):Подтверждается предположение о шуме фотоприёмника.

То есть имеет смысл поменять их на что-то менее шумное или оставить то что есть, но увеличить частоту сэмплирования и усреднять?
Что же, начну с простого - с усреднения

Спасибо, буду пробовать. Результаты заброшу сюда.

Поискать другой фотоприёмник- самое лучшее, но вряд ли найдёте так сразу. Начните с усреднения.