Reducción del ruido del amplificador de transimpedancia

Estoy investigando una salida ruidosa de un amplificador de transimpedancia de alta velocidad Femto DHPCA-100 ( http://www.femto.de/en/products/current-amplifiers/variable-gain-up-to-200-mhz-dhpca. html ). La aplicación final es amplificar la señal de un tubo PMT; sin embargo, la mayor parte del ruido se puede reproducir sin el PMT.

La configuración de la prueba se muestra a continuación. El TIA está alimentado y la salida está conectada a un osciloscopio con un terminador de 50 ohmios. La salida de este amplificador se especifica en +/- 1V @ 50ohm de carga. El nivel de amplificación se establece en 10 ^ 4, configuración de bajo ruido. Con la entrada desconectada, el nivel de ruido es de alrededor de 4 mV pico a pico.

Cuando se conecta un cable BNC de 6 pies a la entrada, pero se deja abierto en el otro extremo, el nivel de ruido salta a alrededor de 40 mV pico a pico. Esto es suficiente ruido para ocultar pequeñas señales de entrada.

Supongo que el BNC está "actuando como una antena" (a falta de una mejor frase técnica) y captando ruido ambiental, como wifi o AM/FM y similares.

Mi pregunta es la siguiente:

  • ¿Es este el comportamiento estándar para un TIA?
  • ¿Qué se puede hacer, en todo caso, para reducir este tipo de ruido? ¿Quizás un BNC más corto o mejor blindado? He probado con un cable BNC de 12 pies y los niveles de ruido son casi los mismos
  • ¿Hay algún error evidente que estoy cometiendo con la configuración de la instrumentación? ¿Existen mejores prácticas para reducir el ruido de esta variedad?

He leído varias fuentes sobre el ruido y la estabilidad de TIA, pero la mayoría se refiere a la creación de su propio circuito en lugar de usar un producto estándar. También he probado muchas configuraciones diferentes de esta configuración de prueba, como terminar la entrada, terminar la salida solo con la resolución de 1M del osciloscopio, etc. Ninguna produjo ningún conocimiento útil. Estoy desconcertado en cuanto a qué hacer aquí.

Gracias de antemano.

Configuración de prueba

Respuestas (2)

¿Es este el comportamiento estándar para un TIA?

Sí, desafortunadamente lo es y no, su cable no actúa como una antena sino como un condensador. La capacitancia del cable está conectada desde -Vin a tierra y esto hace que la ganancia no inversora de su amplificador sea muy grande a altas frecuencias.

¿Qué tiene que ver la ganancia no inversora con un TIA? Te escucho preguntar posiblemente.

Bueno, en serie con +Vin, tiene una fuente de ruido y esta es la fuente de ruido de entrada equivalente de su amplificador (amplificador operacional) y, con una capacitancia cero en -Vin, tiene una ganancia de unidad no inversora.

Ahora agregue algo de capacitancia y la ganancia no inversora se convierte en: -

1 + R F X C

Claramente, a medida que agrega más capacitancia, Xc se vuelve más pequeña y la "ganancia de ruido" (sí, así se llama) se hace más grande.

¿Qué se puede hacer, en todo caso, para reducir este tipo de ruido?

La mayoría de la gente agrega un condensador de retroalimentación a través de Rf para contrarrestar la capacitancia en -Vin. Consulte también esta respuesta para obtener más detalles sobre un amplificador de fotodiodo que usa un TIA.

Entonces, estoy SOLAMENTE en agregar un límite de comentarios si estoy limitado a usar el TIA comercial que mencioné anteriormente, ¿correcto?
¿Cuánta resistencia en serie puede sufrir en la entrada entonces?
No del todo seguro, tal vez 50
Bueno, eso debería reducir el ruido, pero no sé cuánto.
Andy, ¿cuál es su opinión sobre el arranque de la capacitancia en la entrada del TIA con un extremo frontal JFET similar a una sonda activa? Esto debería mitigar el problema, ¿no?
@LukeGary, seguro que puedes hacer esto, pero no para el OP. Parece que el OP no puede modificar nada fácilmente, además, la fuente de la señal necesita su referencia de 0 voltios "arrancada" por el FET y no está claro si esto se puede hacer fácilmente.

¿Hay algún error evidente que estoy cometiendo con la configuración de la instrumentación? ¿Existen mejores prácticas para reducir el ruido de esta variedad?

¡SÍ!

El manual de ese amplificador dice lo siguiente:

Las frecuencias de corte superiores y las corrientes de ruido de entrada equivalentes que se dan en esta tabla son solo valores típicos que dependerán de la capacitancia de la fuente. Mantenga la capacitancia de la fuente lo más baja posible utilizando cables cortos en la entrada para lograr el mejor ancho de banda y rendimiento de ruido posibles.

En un amplificador de transimpedancia, es absolutamente esencial que mantenga el cable lo más corto posible. Algunos proveedores especifican una longitud máxima (a menudo en pulgadas). Lo estás pasando a través de pies de cable. Eso no va a funcionar.

Reducción del ruido del amplificador de transimpedancia
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