Amplificador frontal de JFET único para mediciones de ruido de baja frecuencia con calibración de ganancia basada en correlación cruzada
Autores: Scandurra, Graziella; Giusi, Gino; Ciofi, Carmine
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2019
Acceso abierto
Artículo científico
2019
Amplificador frontal de JFET único para mediciones de ruido de baja frecuencia con calibración de ganancia basada en correlación cruzada
Categoría
Ingeniería y Tecnología
Subcategoría
Ingeniería Eléctrica y Electrónica
Palabras clave
Bajo ruido
Amplificador de voltaje
Etapa frontal JFET
Etapas de entrada diferencial
Amplificador operacional
Calibración de ganancia
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 26
Citaciones: Sin citaciones
Proponemos una topología de amplificador de voltaje de lazo abierto basada en un único frente JFET para la realización de amplificadores de voltaje de muy bajo ruido para ser utilizados en el campo de las mediciones de ruido de baja frecuencia. Con respecto a los amplificadores basados en etapas de entrada diferencial, una etapa de un solo transistor tiene, entre otros, la ventaja de un ruido de fondo más bajo. Desafortunadamente, un enfoque de lazo abierto, si bien simplifica la realización, tiene la desventaja de que debido a las dispersiones en las características del dispositivo activo, no puede garantizar que se obtenga una ganancia bien definida por diseño. Para abordar este problema, proponemos agregar dos amplificadores auxiliares simples basados en amplificadores operacionales con ganancia conocida como parte de la cadena de medición y emplear la correlación cruzada para la calibración de la ganancia del amplificador principal. Con una adecuada elaboración de datos, la calibración de la ganancia y las mediciones reales pueden llevarse a cabo al mismo tiempo. Mediante el uso del enfoque que proponemos, hemos podido diseñar un amplificador de bajo ruido que depende de un hardware simplificado y con un ruido de fondo tan bajo como 6 nV/sqrtHz a 200 mHz, 1.7 nV/sqrtHz a 1 Hz, 0.7 nV/sqrtHz a 10 Hz y menos de 0.6 nV/sqrtHz en frecuencias superiores a 100 Hz.
Descripción
Proponemos una topología de amplificador de voltaje de lazo abierto basada en un único frente JFET para la realización de amplificadores de voltaje de muy bajo ruido para ser utilizados en el campo de las mediciones de ruido de baja frecuencia. Con respecto a los amplificadores basados en etapas de entrada diferencial, una etapa de un solo transistor tiene, entre otros, la ventaja de un ruido de fondo más bajo. Desafortunadamente, un enfoque de lazo abierto, si bien simplifica la realización, tiene la desventaja de que debido a las dispersiones en las características del dispositivo activo, no puede garantizar que se obtenga una ganancia bien definida por diseño. Para abordar este problema, proponemos agregar dos amplificadores auxiliares simples basados en amplificadores operacionales con ganancia conocida como parte de la cadena de medición y emplear la correlación cruzada para la calibración de la ganancia del amplificador principal. Con una adecuada elaboración de datos, la calibración de la ganancia y las mediciones reales pueden llevarse a cabo al mismo tiempo. Mediante el uso del enfoque que proponemos, hemos podido diseñar un amplificador de bajo ruido que depende de un hardware simplificado y con un ruido de fondo tan bajo como 6 nV/sqrtHz a 200 mHz, 1.7 nV/sqrtHz a 1 Hz, 0.7 nV/sqrtHz a 10 Hz y menos de 0.6 nV/sqrtHz en frecuencias superiores a 100 Hz.