Bruit dans un montage d'AO

[matttgic]

Bonjour,

J'ai réalise un montage amplificateur non inverseur avec un AO (tl081) et deux résistances de 1Mohm et 1kohm. Le gain vaut donc G=1001.
J'ai pu mesurer le bruit en sortie de ce montage. Il est à peu près constant à partir de 10 kHz et vaut environ 0,1mV.
Mais les formules de théorie me donnent une valeur théorique du bruit de l'ordre de 2mV, ce qui est bien supérieur à la réalité.

J'ai prix en compte un peu tout les bruits (bruit thermique, bruit en 1/f...).
Après analyse de la valeur de chacun d'eux, il apparait que chacune est en accord avec les résultats expérimentaux, à part celle du bruit propre.

Je le calcul ainsi : BruitPropre:=G*v0*(fH-fL)^(1/2)
Avec v0=18nV/(Hz)^1/2
fH=22000Hz
fL=20Hz
G=1001

D'ou peut provenir cet écart théorie/réalité?
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[gcortex]

22KHz avec un gain de 1000, tu dépasses le produit gain-bande

[matttgic]

En effet, on devrait avoir une décroissance à -20dB par décade à partir de 3kHz. Mais même à 2kHz, le bruit est bien plus faible que la valeur théorique.
Je joint le spectre de ce bruit pour plus de clarté. Quel serait la cause du bruit quasi constant au delà de 10kHz (qui ne subit pas cette décroissance de -20dB par décade)?

[Tropique]

Je joint le spectre de ce bruit pour plus de clarté. Quel serait la cause du bruit quasi constant au delà de 10kHz (qui ne subit pas cette décroissance de -20dB par décade)?

Je suppose que ton analyseur de spectre fonctionne à bande constante (radio bandwidth). Dans ces conditions, ce que tu visualises sont les 18nV/√Hz (moins les marges prises par le fondeur) sur toute la bande, après la zone 1/f où le bruit est logiquement plus élevé.

Si tu mesures une bande de 500Hz, que ce soit à 5KHz ou à 15KHz il n'y a aucune raison pour que ça change.

Si tu veux voir ta mesure varier en fonction de la fréquence maxi, il faut employer un psophomètre dont tu peux changer la bande totale, pas un analyseur de spectre

[A voir en vidéo sur Futura]

[matttgic]

Bonjour,

Petite précision quand au matériel utilisé : j'ai fais l'acquisition sur ordinateur de la tension de sortie de l'AO via un boitier d'acquisition (NI-USB 2009). J'ai donc récupéré une liste de points me permettant de tracer le spectre. Ça change quelque chose?

Merci de ta réponse!

[matttgic]

Bonjour,

Petite précision quand au matériel utilisé : j'ai fais l'acquisition sur ordinateur de la tension de sortie de l'AO via un boitier d'acquisition (NI-USB 2009). J'ai donc récupéré une liste de points me permettant de tracer le spectre. Ça change quelque chose?

Merci de ta réponse!

[louloute/Qc]

Si ta résistance de source est 1kΩ, tu auras moins de bruit avec au AOP à entrée bipolaire. Le TL081 est optimisé pour les résistances de sources de l’ordre du MΩ ; les AOPs faible bruit bipolaires pour Zin = quelques kΩ.

TL081 :
http://www.ti.com/lit/ds/symlink/tl081-n.pdf

Enoise = 25nV/Hz^1 /2
Inoise = 0,01pA/Hz^1 /2
Donne R = 25000 / 0,01 = 2,5MΩ

OP27 :
http://members.home.nl/fkooiman/lightning/OP27.pdf

Enoise = 3nV/Hz^1 /2
Inoise = 1pA/Hz^1 /2
Donne R = 3000 / 1 = 3kΩ

[matttgic]

Bonjour,

Mon but n'est pas de réduire ce bruit, mais de comprendre :

-pourquoi le bruit propre n'est pas si intense que le prévoit la théorie, même avant la fréquence de coupure?
-pourquoi le bruit est constant au delà de 10kHz : pourquoi ne subit il pas de décroissance à -20dB/décade?

Merci!

[louloute/Qc]

L’échelle à gauche, est en dB ou en dBm ?

Si tu traces le spectre sans rien brancher, tu obtiens un seuil de bruit à combien ?

[Biname]

Une résistance de 1 MOhms est une source importante de bruit thermique.

http://fr.wikipedia.org/wiki/Bruit_thermique

Remplacer 1M,1K par 100K,100 Ohms réduirait ce bruit par 10

[louloute/Qc]

Remplacer 1M,1K par 100K,100 Ohms réduirait ce bruit par 10

Si tu divises par 10 les résistances, tu divises le bruit en tension par 10^1/2 = 3,16

[Biname]

Si tu divises par 10 les résistances, tu divises le bruit en tension par 10^1/2 = 3,16

En puissance pas en tension ... ouf !

[matttgic]

Merci pour vos réponses,

L'échelle est en dB. Je n'ai malhereusement plus le matériel pour réaliser d'autres essais.
Le spectre est celui obtenu après amplification d'un bruit blanc.
Après avoir passer en revue toutes mes manips, je me suis souvenu que pour des besoins logiciels j'ai divisé par 10 l'amplitude du signal une foi sur l'ordinateur...
Donc les amplitudes correspondent entres théorie et pratique (en tout cas les ordres de grandeur).
Reste donc à determiner la provenance de ce bruit constant au de la de 10kHz (il ne subit pas la pente à -20dB, il n'est donc pas amplifié par le montage...).

Des idées?

Merci!

[louloute/Qc]

Pour moi, tu vois l’herbe de ton analyseur de spectre.

Rien compris à ta mesure en dB ni à ton protocole de mesure. Si tu veux mesurer le bruit en sortie d’un appareil, tu ne dois pas envoyer de bruit en entrée : tu ferme l’entrée sur sa résistance caractéristique et tu mesures en sortie. En plus il faut un magnifique plan de masse, des câbles blindés, une alim très propre pour protéger la mesure des bruits de toute sorte, magnétique, électrique, EM, fossile et j’en passe.