试做Dual JFET 0.1～10Hz噪声测试系统

longshort

archwang 发表于 2015-5-30 09:05
我正是拜读过您二位的大作才想起来要测一下稳压管。
    不过我之前看到您在2013～2104年的两个帖 ...

(0.005~0.78)Hz的频段，是7065在DC档加滤波时的等效带宽，低段的0.005Hz点实际上是主观选择的截止点，当时目的是想避开DC段基波部分，并且考虑到平均200s的读值周期（2s取样一次，共100次），现在看来没有必要，直接从DC开始表达更切合实际。由于对超低频噪声在频段内的分布并没有足够的测量依据支持，所以就按白噪声在低频段的直接延伸进行换算外推（即n1/n2=sqrt(f1/f2)），这也是不得以的事。由于0.1Hz及以下的频率通常需要10s以上的变化时间，所以反映噪声测量值所在的频段低端从0.1Hz开始也算合理。

9.2nV/sqrt(Hz)的噪声密度是测试仪折合到输入端短路时的(DC~10.61)Hz频段平均噪声密度值，而这个频段又是测试仪读值用的四位半VC980的输入带宽，显示数值的跳动速率正好能被目视读值接受。测试仪的制作目的是用来挑选基准实验中适用的运放，实践证明不同类型的运放在(DC~10)Hz频段内的表现与其datasheet的说明各有不同的差距，某些运放的这一频段内噪声高于datasheet的典型值而另一些运放这一频段内噪声则低于datasheet的典型值，这使运放的挑选方向变得明晰。实测值与datasheet典型值的差别，我想应该跟特定类型运放适用的不同领域有关系。

要是条件允许，很想用一个多路输入的电压表，在每一路上接入不同频段的滤波器，看看在一个感兴趣的带宽范围里的噪声分布究竟有些什么变化。

archwang

JackFrost 发表于 2015-5-30 11:49
赞一个，搭棚焊得漂亮，整片的铜箔效果很不错，比我的洞洞板强太多了，我的手艺实在是没脸见人 ...

另外您那里有没有1N473x以及新生产的2DW23x？如果方便的话，想请您也测试一下它们的噪声。实话说这样的结果我也不太敢相信，总觉得哪里出错了。

kixz

archwang 发表于 2015-5-30 12:16
关于普通稳压管，我有点怀疑是内阻和限流电阻构成了分压器。
    但是根据1N47系列的Datasheet（济 ...

这似乎确实不影响,要不改变电阻试试就知道了

archwang

longshort 发表于 2015-5-30 12:31
(0.005~0.78)Hz的频段，是7065在DC档加滤波时的等效带宽，低段的0.005Hz点实际上是主观选择的截止点，当 ...

   但问题是，1/f噪声的频谱并不像白噪声那样平直，频率越低噪声密度越高。您直接用n1/n2=sqrt(f1/f2)，相当于默认了两段的噪声密度相同，这样外推出的结果很可能偏高。   另外，您的测试显示铅酸电池也有较高的噪声，甚至并不明显小于某些2DW23x系列稳压管，这与常理相悖。如果换个认识角度，默认电池噪声极低，那么您测得的电池的结果是不是可以认为是整个测试方法的本底？S/N小于3的测试通常认为是不可靠的。

fffofo

做个成品吧，需要的人肯定不少

archwang

fffofo 发表于 2015-5-30 13:04
做个成品吧，需要的人肯定不少

    最主要的，现在这个版本并不够严肃，我自己的测试能力也只能验证到此。另外还有一些技术上的原因，例如配对JFET是个讨厌的营生，自己做两三个还凑合，做成品太煎熬；而且大家的供电方案肯定各有各的想法，偏置得自己选。还不如我这里随时回答大家提问，大家自己做呢。反正连试元件一起也只有百来块的经济投入，大家都承受得了。

fffofo

嗯，继续关注，我也试试看

longshort

archwang 发表于 2015-5-30 13:02
但问题是，1/f噪声的频谱并不像白噪声那样平直，频率越低噪声密度越高。您直接用n1/n2=sqrt(f1/f2)， ...

对于特定器件例如普通三极管，1/f噪声的频谱如您所说确实如此。OPA2277是双极性晶体管对输入，应当也符合1/f噪声谱规律，不过我将测试仪做LNA对背靠背基准进行测试并分别用7065和VC980读值，两种不同输入带宽的表显示值的方差之比为3~4之间，正好分布于平直噪声比的计算值3.688的两边，这使我不得不认为1/f噪声在这里的影响可能并不如以前认为的那样大。

从频谱的角度来看，DC是基波点，它的幅度值与邻频区域的不同幅度的积分形成了不同带宽下的信号噪声比。基波点是主频，理应是最大的幅度，越靠近主频的邻频幅度就会越高，这好象也是无法避免的事情，反映在直流领域，就表现为电压的长期稳定性，周期都在10s（或0.1Hz以下）以上的数量级，所以个人认为1/f噪声从这里开始向下比较明显。

关于电池的测试值，有可能是受当时的外部噪声或者是热噪声的影响，但与lymex的结果相比较还算接近，考虑到我的简陋条件，结果值应该可以接受。

lilith

laisla 发表于 2015-5-29 22:07
哇,好快啊...我还在寻找电容呢...
其实好像还有颗电阻.据说用金属箔就OK,但还是决定先找到电容

我和你说了不用费心去找电容，增大电阻值减小电容量也是可以的 楼主的实验很好，有力说服了这一论断

archwang

longshort 发表于 2015-5-30 12:31
(0.005~0.78)Hz的频段，是7065在DC档加滤波时的等效带宽，低段的0.005Hz点实际上是主观选择的截止点，当 ...

而且我不太理解的一点是：您的7065每2s读一个数，相当于0.5Hz采样；根据Nyquist采样定理，0.25Hz以上的混叠怎么处理？0.78Hz这个参数怎么用更合理？

longshort

archwang 发表于 2015-5-30 15:18
而且我不太理解的一点是：您的7065每2s读一个数，相当于0.5Hz采样；根据Nyquist采样定理，0.25Hz以上的混 ...

2s一个数是人工采样的平均间隔时间，不是机器采样。考虑到混叠的存在，1s一次、3s一次的采样和4s~5s的采样间隔都试过，很难区别其中的不同。实际上由于采样间隔的不确定度大，混叠效应的影响会相应降低，这种情况应能相对忽略。

7065数字滤波器的等效低通LC时间常数是1.28s，相当于截止频率为0.78Hz。我倒没想过这个参数怎么使用才合理，既然手册中提供了，我就姑且一用吧。

其实在超低频噪声的测试领域，测量结果往往受各种未知因素的影响很大，前后两次的测量结果统计值相差10%~30%很平常，只有看长期趋势的变化才算是比较实在的。

pryprypry

我现在换方案为IF3602的纳伏计了,先把纳伏计DIY出来再去找个大电容测这个玩意的噪声.IF3602今天刚到,明天开工

kixz

pryprypry 发表于 2015-6-1 19:30
我现在换方案为IF3602的纳伏计了,先把纳伏计DIY出来再去找个大电容测这个玩意的噪声.IF3602今天刚到,明天开 ...

怎么弄到的 幾米

昔日情怀

不错呵

官修2

好。谢谢分享，学习了

lsstudy

如果diy音频D/A电路上用这种方法选型后估计效果明显

04102

laisla 发表于 2015-5-29 22:07
哇,好快啊...我还在寻找电容呢...
其实好像还有颗电阻.据说用金属箔就OK,但还是决定先找到电容

这个实践真有意思
我也还在找电容：）

毒舌天使

楼主做了删减了吧？

test01

pryprypry 发表于 2015-6-1 19:30
我现在换方案为IF3602的纳伏计了,先把纳伏计DIY出来再去找个大电容测这个玩意的噪声.IF3602今天刚到,明天开 ...

你要参考IF3602自己做个纳伏计？

3458A

不支持不行啊。

LiuB

某宝看了一下，LSK389可真是贵啊。

彪悍村夫

我只能说，牛人，小的配服

pryprypry

kixz 发表于 2015-6-2 01:14
怎么弄到的 幾米

订购的IF3602,300元/只,货期4个月.在TB上面找人买的

kixz

pryprypry 发表于 2015-6-27 18:47
订购的IF3602,300元/只,货期4个月.在TB上面找人买的

4个月...心塞

puff

麻烦楼主看看前放部分下面这个图对不对，谢谢啊

jaky

IF3602 的手册只有一页？不知道怎么能弄到完整版的。看了一下mauser上的价格，确实比较不客气

jaky

http://www.mouser.cn/InterFET/Semiconductors/Discrete-Semiconductors/Transistors/JFET/_/N-ax1rs?P=1yvvuoh

archwang

jaky 发表于 2015-11-7 02:43
IF3602 的手册只有一页？不知道怎么能弄到完整版的。看了一下mauser上的价格，确实比较不客气

看参数，这玩意儿的噪声可能比SK369/389低将近一个数量级。但是有两个问题：
第一，跨导高一个数量级，降低了运放的稳定性裕度。
第二，Vos最大100mV……必须加伺服系统，但要考虑好此系统引入的噪声。

gbf0871

LiuB 发表于 2015-6-16 14:48
某宝看了一下，LSK389可真是贵啊。

lsk389就别考虑了，实测性能并不好