Identification source de bruit dans FFT

[invite0b1d15fc]

Bonjour à tous,

Je travaille actuellement sur un projet de détection différentielle à base de photodiode et de transimpédance.

L'idée est de mesurer une toute petite différence de puissance optique.

Je vous joint le schéma.

En faisant la FFT de mon signal de sortie, je visualise bien les raies de mon laser et en plus j'ai une sorte de bruit à une fréquence de 20kHz.

Comment je peux identifier la source de cette fréquence? C'est peut être vague comme question, je vous répondrais volontiers si vous avez besoin de complément.

Merci.

VengaBoyz
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[jiherve]

Bonjour,
Quelle est la nature de l'alimentation ?
si c'est une alimentation à découpage c'est sans doute la coupable mais il se peut aussi que les photodiodes ramassent autre chose, par exemple un champ HF ou la lumière rayonnée par un éclairage fluocompact ou des lampes à LED avec hacheur .
une petite image du spectre serait un plus.
JR

[invite0b1d15fc]

Bonjour JR,

J'utilise une alimentation de laboratoire ELC.

Je fais une capture du spectre rapidement.

[jiherve]

re
bon ce n'est sans doute pas l'alimentation.
Le montage est il blindé ?
JR

[A voir en vidéo sur Futura]

[invite0b1d15fc]

Oui, la carte est dans un boitier.

Est-ce que ça peut venir du routage?

Mes premières harmoniques sont aux alentours de 50MHz.

[invitee05a3fcc]

Mes premières harmoniques sont aux alentours de 50MHz.

Avant c'était à 20Khz ???

En faisant la FFT de mon signal de sortie, je visualise bien les raies de mon laser et en plus j'ai une sorte de bruit à une fréquence de 20khz.

[invite0b1d15fc]

Oui me suis mal exprimé!

Le signal qui m'intéresse est aux alentours de 50MHz et j'ai une raie (une forêt plutôt) vers 20kHz qui n'est pas désirée.

[invitee05a3fcc]

Donne un copie écran de ton analyseur dans ces deux conditions :
1/ ce que tu vois actuellement
2/ ce que tu vois en débranchant le fil qui va de tes photodiodes et VINM de OPA657

[calculair]

je commencerais par brancher l'analyseur de spectre au travers d'un condensateur sur l'alimentation en charge normale , pour identifier si ce n'est pas le coupable

[invitee05a3fcc]

je commencerais par brancher l'analyseur de spectre au travers d'un condensateur sur l'alimentation en charge normale , pour identifier si ce n'est pas le coupable

Ben, si le 20Khz est du a une oscillation d'un des ampliOPs (qui sont du genre Formule I !) , on va accuser l'alimentation à tort

[calculair]

autre point a vérifier

je ne sais pas sur quel courant porteur fonctionne les CPL .... ? C'est une origine possible compte tenu le l'effet de forêt !!!

[calculair]

c'est un coupable possible

Ben, si le 20Khz est du a une oscillation d'un des ampliOPs (qui sont du genre Formule I !) , on va accuser l'alimentation à tort

[Patrick_91]

Hello,

je ne sais pas sur quel courant porteur fonctionne les CPL ....

de 1 à 30 MHz pour les versions largement répandues ....

Quel type d'analyseur de spectre ? quel niveau de signal

A plus

[jiherve]

Re
question subsidiaire : d'où proviennent les tensions d'alim des photodiodes ?
JR

[invite0b1d15fc]

Bonjour à tous,
Je n'ai pas d'analyseur de spectre. J'observe ça à l'oscillo puis sous MatLab.
JR, les alims des photodiodes proviennent de régulateur lm117 et lm317.
J'essaie de vous joindre des copies d'écran aujourd'hui.

[invite0b1d15fc]

Ci-joint les captures d'écran :
Aux alentours de 40-50MHz
fft1.jpg
A qlq kHz
fft.jpg

[invitee05a3fcc]

Ce n'est pas ce que je te demande en #8

[invite0b1d15fc]

C'est en réponse à la requête de JR.

Je ne peux pas débrancher le fil sans détruire mon PCB...

[jiherve]

Bonsoir,
c'est tout de même à -90db , sans doute le bruit global de ta chaine d'amplification et cela semble bien blanc comme bruit hormis au départ ou il y a un peu de bruit en 1/F.
http://www.ti.com/lit/an/slva043b/slva043b.pdf
les diodes sont également bruiteuses ,il faut faire tout le calcul pour savoir si c'est dans les clous.Moi j'ai oublié comment faire depuis longtemps.
JR

[invite0b1d15fc]

Bonjour JR,
Je reprend le fil (j'étais en congé).
Je ne comprend pas tout dans votre réponse...

Bonsoir,
c'est tout de même à -90db , sans doute le bruit global de ta chaine d'amplification et cela semble bien blanc comme bruit hormis au départ ou il y a un peu de bruit en 1/F.

les diodes sont également bruiteuses ,il faut faire tout le calcul pour savoir si c'est dans les clous.Moi j'ai oublié comment faire depuis longtemps.

Ici, vous me proposez donc de calculer le bruit globale de la chaîne?

Merci

[calculair]

Pour info :

Le bruit inévitable du à l'agitation thermique est

Bruit en Watt = K T B

K = constante de Bolzman

T = Température absolue

B = bande en Hertz d'observatuion du bruit.

Le bruit observable est toujours supérieur. En radioélectricité on introduit un facteur multiplicatif F appelé facteur de bruit que est souvent compris entre 2 et 10 . Ce facteur F est à déterminer logiquement dans chaque cas.

[Vincent PETIT]

Salut,
Je pense aussi que ce bruit en basse fréquence est le 1/F (flicker) d'un des deux aop. Le bruit thermique n'a pas cette particularité et un éventuel ringing du signal de sortie se verrait plutôt dans les hautes fréquences.

Ce document de Analog Devices http://www.analog.com/en/analog-dial...1-f-noise.html est, je trouve, très bien pour comprendre le bruit 1/f et plus globalement exploiter la Noise Figure des AOP (avec l'association du bruit blanc.)

Le document de chez TI que donne jiherve va plus loin en associant en plus le bruit thermique des résistances extérieures à l'AOP.

[bobflux]

Si le signal qui t'intéresse est dans les MHz, un simple passe-haut du premier ordre (RC) te permettra d'éliminer les bruits et autres interférences basses fréquences qui te gênent... Inutile de gaspiller la plage dynamique de ton ADC pour numériser le bruit BF !...

[Patrick_91]

Hello,

Oui je ne vois pas bien comment on peut faire une analyse de bruit, ou mesure de facteur de bruit avec un scope.
UN scope est un ampli large bande dont on ne connait pas a priori justement le facteur de bruit en fonction de la Fréquence ...
Mettre un filtre déjà a l'entrée pour isoler la portion de bande qu'on veut analyser c'est bien , mais le résultat sera toujours pollué par la totalité du bruit de fond apporté par les amplis du scope.
Il faut filtrer , a la sortie de la chaine d'amplification avec un filtre dont on connait la bande équivalente de bruit (pratique ou théorique) puis on affiche la puissance mesurée (ou on mesure avec un équivalent de mW-mètre), ceci a des fréquence différentes si on veut tracer la puissance de bruit en fonction de la fréquence, il faut donc utiliser successivement des filtres passe bande a des fréquences différentes. Il faut en plus une référence de bruit appelée source ENR (Excess Noise ratio) qui génère
sur commande (position Off) le bruit thermique sur l'impédance nominale KTB ( 50 Ohms ou autre) ? puis , sur la position "on" un excès de bruit par l'ajout d'un bruit blanc spécifié en densité de bruit (par rapport a la fréquence) en dBm/Hz ou mW/Hz etc etc ...

Bref , pour caractériser un dispositif en bruit ajouté par rapport a la Fréquence il faut un mesureur de facteur de bruit (le luxe !) ou bien à minima un analyseur de spectre , une source ENR et un peu de savoir faire ... (analyseur de spectre couvrant la plage d’intérêt, en général FFT pour les basses fréquences ou Etherodyne a balayage pour la RF ou Hyper ..... )
Un scope ne permettra pas de faire des mesures en fonction de la Fréquence, seulement en fonction du temps ... (A moins qu'il n'embarque un analyseur de spectre FFT ou autre qui couvre la plage de mesure bien sur et donc on connait la largeur de bande des filtres d'analyse utilisés).
A plus

[jiherve]

Bonjour,
Il dispose d'un scope de course qui justement sait faire çà.Ceci dit la remarque de bobflux est pertinente.
JR

[Patrick_91]

Hello,

Filtrer l'entrée avec un RC passe haut va soulager le DAC oui c'est vrai, mais on mesure quoi ?? . Il ne faut pas un scope de course mais un analyseur de spectre de course
(fut il intégré pas de problème) ... il faut savoir quel type de filtre est utilisé non ? j'ai du mal avec les deux écrans reportés plus haut.
A plus

[Vincent PETIT]

Le mieux étant encore un filtre passe bande autour du signal utile ce qui fera diminuer la densité spectrale du bruit total (bruit blanc compris) et le SNB en sera amélioré.

[Patrick_91]

Hello


C'est ce que je dis, on a aucune idée de la densité de bruit (dbm/Hz° si on ne connait pas la bande equivalente de bruit du filtre d'analyse . (ou meme la bande a 3 dB on s'en débrouillera).
A plus

[Vincent PETIT]

Il me semble, au vu des images des FFT de l'oscillo, que l'une des images est la FFT vu dans un filtre de 20MHz et l'autre dans un filtre de 200kHz

[Patrick_91]

hi
Comme la base line reste au même niveau dans les deux cas (min et max voir moyenne certainement) on a le même filtre (la même résolution) apparemment ?
A +