Fuente de voltaje programable de bajo ruido
Autores: Achtenberg, Krzysztof; Mikoajczyk, Janusz; Ciofi, Carmine; Scandurra, Graziella; Bielecki, Zbigniew
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2020
Acceso abierto
Artículo científico
2020
Fuente de voltaje programable de bajo ruido
Categoría
Ingeniería y Tecnología
Subcategoría
Ingeniería Eléctrica y Electrónica
Palabras clave
Diseño
Pruebas
Fuente de voltaje programable de bajo ruido
Minimización de ruido
Ruido de salida
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 26
Citaciones: Sin citaciones
Este documento presenta el diseño y prueba de una fuente de voltaje programable de bajo ruido. Tal instrumento suele ser necesario como parte de la configuración de medición requerida para probar dispositivos electrónicos sin introducir ruido desde la fuente de alimentación (como fotodetectores, resistencias o transistores). Aunque su construcción se basa en configuraciones conocidas, aquí la discusión se centra en la caracterización y minimización del ruido de salida, especialmente en frecuencias muy bajas. El diseño se basa en un convertidor digital-analógico, filtros paso bajo adecuados y un seguidor de voltaje basado en Transistores de Efecto de Campo de Unión de Baja Ruido (JFET). Debido al nivel muy bajo de ruido de salida, en algunos casos tuvimos que recurrir a la correlación cruzada para reducir el ruido de fondo de los amplificadores utilizados para la caracterización de la fuente programable. De hecho, cuando se utilizan dos JFET IF9030 en paralelo en el seguidor de voltaje, el ruido de salida puede ser tan bajo como 3 nV/sqrtHz, 0.6 nV/sqrtHz y 0.4 nV/sqrtHz a 1 Hz, 10 Hz y 100 Hz, respectivamente. La deriva del voltaje de salida también fue caracterizada y se obtuvo una estabilidad de +/-25 uV en 3 h. Para apreciar mejor el rendimiento de la fuente de voltaje de bajo ruido que hemos diseñado, se compararon sus actuaciones de ruido con las de una configuración basada en uno de los mejores reguladores de voltaje de estado sólido de bajo ruido disponibles en el mercado. Se informan mediciones reales del ruido de corriente en un fotodetector de superred tipo-II en el que se utilizó la fuente programable para proporcionar el sesgo de voltaje al dispositivo.
Descripción
Este documento presenta el diseño y prueba de una fuente de voltaje programable de bajo ruido. Tal instrumento suele ser necesario como parte de la configuración de medición requerida para probar dispositivos electrónicos sin introducir ruido desde la fuente de alimentación (como fotodetectores, resistencias o transistores). Aunque su construcción se basa en configuraciones conocidas, aquí la discusión se centra en la caracterización y minimización del ruido de salida, especialmente en frecuencias muy bajas. El diseño se basa en un convertidor digital-analógico, filtros paso bajo adecuados y un seguidor de voltaje basado en Transistores de Efecto de Campo de Unión de Baja Ruido (JFET). Debido al nivel muy bajo de ruido de salida, en algunos casos tuvimos que recurrir a la correlación cruzada para reducir el ruido de fondo de los amplificadores utilizados para la caracterización de la fuente programable. De hecho, cuando se utilizan dos JFET IF9030 en paralelo en el seguidor de voltaje, el ruido de salida puede ser tan bajo como 3 nV/sqrtHz, 0.6 nV/sqrtHz y 0.4 nV/sqrtHz a 1 Hz, 10 Hz y 100 Hz, respectivamente. La deriva del voltaje de salida también fue caracterizada y se obtuvo una estabilidad de +/-25 uV en 3 h. Para apreciar mejor el rendimiento de la fuente de voltaje de bajo ruido que hemos diseñado, se compararon sus actuaciones de ruido con las de una configuración basada en uno de los mejores reguladores de voltaje de estado sólido de bajo ruido disponibles en el mercado. Se informan mediciones reales del ruido de corriente en un fotodetector de superred tipo-II en el que se utilizó la fuente programable para proporcionar el sesgo de voltaje al dispositivo.