Sensorer och brus Föreläsning II

Sensorer och brus
Föreläsning II
•
Administration
– Inlämningsuppgifter, returer
– Labbar
– Tentamen
•
•
•
•
•
Störningar
Lock-in
Brus i förstärkare
Anpassning sensor-förstärkare
Extrema sensorer
Per Delsing
Fig. 1
Laborationer:
• Två obligatoriska labbar ingår i kursen.
– Den ena labben behandlar bl.a. Lock-in- förstärkaren och störningar.
– Den andra labben behandlar brus i förförstärkare och optimering av
sensorer till förförstärkaren.
• Varje labb tar 8 timmar (inklusive lunch), det finns 2 olika
labbtillfällen, preliminärt den 17/5 och den 24/5.
• Labgrupper
• Information om laborationerna och instuderingsfrågor finns på
hemsidan.
• Före laborationen ska instuderings frågor lösas och skickas in, senast
en vecka före labbtillfället, fredag 9/5 och 16/5.
• Efter laborationen ska en labbrapport skrivas och lämnas in senast en
vecka efter tentan
Per Delsing
Fig. 2
Störningar
•
•
•
•
Elektriska fält
Magnetiska fält
Jordlopar
Stör undertryckning
–
–
–
–
–
Skärmning
Areareduktion
Rätt jordning
Differentiell ingång
Lock-in
Per Delsing
Fig. 3
Jordning
grundprincipen
Jorda alla delar i
samma punkt
Per Delsing
Fig. 4
Jordning: hur kopplas potential skillnader i
jordar in till en krets
Per Delsing
Fig. 5
Jordning: ekvivalent schema
Per Delsing
Fig. 6
Jordning: koppla bort en jord genom att
addera en resistor
Per Delsing
Fig. 7
Jordseparering
Per Delsing
Fig. 8
Lock-in förstärkaren
Multiplier
Low pass filter
Input
Vosin( t)
o
X
Amplifier
Output
Phase
adjust

Reference
oscillator

Ref. out
ref
Per Delsing
Fig. 9
Brusmodell för OP-förstärkare
vn,out  G en  4kBTRs  in Rs
2
2
eR  4kBTRs
Per Delsing
Fig. 10
2
Brus i förförstärkare
eN vs. Rs för olika OP-förstärkare vid 1kHz
104
e N [nV/¦Hz]
103
102
LT 1028
OP 27/37
AD 743
OPA 627/637
OPA 111
OPA 129
50 mK
4.2 K
300 K
101
100
10-1
100
102
104
106
108
1010
Rs (ž)
eN  en  4kBTR in R
2
Per Delsing
2
2
Fig. 11
Brus i förförstärkare 10 Hz
107
LT 1028
OP 27/37
AD 743
OPA 627/637
OPA 111
OPA 129
50 mK
4.2 K
300 K
106
eN nV/¦Hz
105
104
103
102
101
100
10-1
101
105
103
109
107
R (ž)
eN  en  4kBTR in R
2
Per Delsing
2
2
Fig. 12
Noise Figure NF
S/ Nin
NF  10log
S/ Nout
S/ N in
S/ N out
e2N
NF  10log 2
eR
Per Delsing
Fig. 13
Noise in an ideal amplifier
NF/10
Tn = 300(10
Per Delsing
-1)
Fig. 14
Several amplifiers
G2T2+G1G2(T1+T)
Tn=T1+T2/G1+T3/G1G2
Per Delsing
Fig. 15
Översättning mellan olika brusspråk
eN  eR 10
NF / 20
 eR
Tn
1
300
e2

NF/10
N
Tn = 300 10
-1 = 300
 2  1

e
 R 


 T

e2N
n
NF  10log 2  10log
 1


eR
300 
Per Delsing
Fig. 16