Sortie analoqiue AC sur entrée AC

[Prisas]

Bonjour à tous,
j'ai un photodétecteur qui a une sortie analogique couplée AC 50 Ohms, lorsque je branche cette sortie avec un coax sur l'oscillo (500 Mhz, 200 Msps), j'ai un dark current (bruit) qui varie sur 1 mV environ, lorsque je branche ce même signal sur mon CAN (fréquence d’échantillonnage 5 Gsps, entrée single ended 50 Ohms couplage AC), j'ai un bruit qui varie jusqu’à 0.5 Vpp, je ne comprends pas pourquoi. Le CAN fonctionne bien puisque je peux observer des signaux générés par mon générateur de fonctions.
Merci de votre aide
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[gienas]

Bonjour Prisas et tout le groupe

Bienvenue sur le forum.

… j'ai un photodétecteur qui a une sortie analogique couplée AC 50 Ohms, lorsque je branche cette sortie avec un coax sur l'oscillo (500 Mhz, 200 Msps), j'ai un dark current (bruit) qui varie sur 1 mV environ, lorsque je branche ce même signal sur mon CAN (fréquence d’échantillonnage 5 Gsps, entrée single ended 50 Ohms couplage AC), j'ai un bruit qui varie jusqu’à 0.5 Vpp, je ne comprends pas pourquoi. Le CAN fonctionne bien puisque je peux observer des signaux générés par mon générateur de fonctions …

Pour dire la vérité, je ne comprends rien à la définition des caractéristiques de ton détecteur, et encore moins aux "tests" que tu pratiques et surtout les résultats.

[jiherve]

bonsoir,
déjà la bande de mesure n'est pas la même en appliquant Shannon:
100Mhz pour le scope
2,5GHz pour le CAN
schéma du CAN svp.
est ce un PM ?
JR

[Vincent PETIT]

Bonsoir,
Ça semble logique ; à 5Gsps tu échantillonnes bien plus de bruit qu'à 200Msps. La densité spectrale du bruit est plus forte car tu as beaucoup plus de point de mesure.

[A voir en vidéo sur Futura]

[Gwinver]

Bonsoir.

En complément de la bande passante, il faut vérifier que c'est bien la même charge dans les deux cas, le CAN est en 50 Ohms, mais on ne sait pas pour l'oscillo.
Il faut aussi considérer la résolution, autrement dit le nombre de bits du CAN et de l'oscillo.

[jiherve]

bonsoir,
en effet la remarque est bonne dans ma petite tête j'avais implicitement pensé que le scope était aussi configuré en 50ohm. Si ce n'est pas le cas la mesure ne veux rien dire.
La plupart des oscillo courants et/ou anciens sont en 8 bits.
JR

[Prisas]

Bonjour,
le constructeur ne fournis pas plus que ce schéma...

[Prisas]

J'ai plus de points c'est certain, mais l'amplitude du bruit ne devrait pas changer non ? Ou du moins pas être multipliée par 1000 (ce qui est le cas ici), je ne suis pas du tout expert en électronique je ne savais pas que la densité spectrale de bruit pouvait augmenter avec la fréquence d'échantillonage

[Prisas]

J'ai 3 modes de couplage sur mon oscillo, DC 50 Ohm et 1M Ohm, et AC 1M Ohm, sur les 3 modes le bruit est le même, cependant, je n'ai pas le mode AC 50 Ohm (le même que sur mon CAN), donc je ne peux pas comparer...
La résolution de mon CAN est de 10 bits, par contre mon signal varie entre -+32768 soit 15 bits

[Gwinver]

Bonjour.

Le nombre de points, combiné avec la gamme définit la résolution par bit.
Avec 8 bits (256 niveaux) et une gamme de 10 V (+/- 5V), la résolution est de 39 mV.
Il faut compter avec le bruit d'échantillonnage, un bit qui bagotte et c'est 36 mV de bruit.

Il faut aussi considérer le bruit éventuellement capté par le système, avec 5 Gsps, les diverses émissions de téléphone mobile, Bluetooth et wifi sont prises en compte.

[jiherve]

Bonjour

J'ai 3 modes de couplage sur mon oscillo, DC 50 Ohm et 1M Ohm, et AC 1M Ohm, sur les 3 modes le bruit est le même,

c'est assez étrange car si la sortie du capteur est en 50ohm alors on devrait "lire" la moitié de ce qui est "lu" en 1M si l'entrée du scope est calée en 50ohm.

La résolution de mon CAN est de 10 bits, par contre mon signal varie entre -+32768 soit 15 bits

ceci n'a pas de sens car si j'ai bien suivi le signal est analogique donc à priori non discrétisé.
JR

[Gwinver]

Bonsoir.

La résolution de mon CAN est de 10 bits, par contre mon signal varie entre -+32768 soit 15 bits
ceci n'a pas de sens car si j'ai bien suivi le signal est analogique donc à priori non discrétisé.
JR

Il est probablement question du signal après conversion.

La résolution d'un CAN peut être améliorée, notamment par sur-échantillonnage.

[Vincent PETIT]

Bonsoir,

J'ai plus de points c'est certain, mais l'amplitude du bruit ne devrait pas changer non ? Ou du moins pas être multipliée par 1000 (ce qui est le cas ici), je ne suis pas du tout expert en électronique je ne savais pas que la densité spectrale de bruit pouvait augmenter avec la fréquence d'échantillonage

A l'inverse le sous-échantillonnage (*dans certaine condition pour ne pas déformer le signal) abaisse la densité spectral du bruit.

Si tu imagines une acquisition sur 1s, pour l'exemple, la différence entre 200Msps et 5Gsps c'est la distance, en seconde, entre les échantillons sachant que entre 2 échantillons on est à zéro. A 200Msps il y a 25x plus de segment "inter-échantillon" à zéro par rapport à 5Gsps. Ca veut dire aussi que le bruit a été capturé 25x fois moins avec 200Msps par rapport à 5Gsps.

Ceci est une technique du traitement du signal permettant d'augmenter artificiellement le nombre de bit d'un ADC, quand je dis artificiellement ça veut dire en abaissant le bruit (amélioration du SNR) car le nombre de bit de l'ADC reste fixe. Par exemple, cet oscillo Tektro https://jeulin.com/jeulin_fr/295784....0aAqvBEALw_wcB à 37 680€ (low cost ), avec un ADC 12bits il arrive à le faire monter artificiellement à 16 bits avec cette technique issue du traitement du signal



Si tu regardes bien, tu verras qu'en échantillonnant moins vite (downsampling / décimation) ils augmentent la résolution. En réalité c'est en abaissement du plancher de bruit. Plus haut j'écrivais *dans certaine condition pour ne pas déformer le signal et pour ça il faut souvent sur-échantillonner - puis moyenner le bruit gaussien - afin de pouvoir ensuite décimer, donc jeter à la poubelle des échantillons sans pour autant déformer le signal. Et du coup tu jettes du bruit.

En ne faisant que juste suréchantillonner à 5Gsps personnellement je ne suis pas surpris que tu ais capturé bien plus de bruit qu'à 200Msps. Tu dis voir un facteur 1000x mais ça je n'explique pas avec un problème d'impédance d'entrée.



Ca a quelle tronche le dark noise ? Il est comme le 1/f, gaussien comme le bruit thermique ?

[jiherve]

bonsoir
si la source est un Photo Multiplicateur le dark noise suit une loi de Poisson ce sont des événements discrets, un photon de-ci de-la.
JR

[Vincent PETIT]

bonsoir
si la source est un Photo Multiplicateur le dark noise suit une loi de Poisson ce sont des événements discrets, un photon de-ci de-la.
JR

D'accord. Alors si ça suit une distribution de Poisson alors l'explication est probablement qu'on attrape plus d'événement rare avec 5Gsps qu'avec 200Msps (à 200Msps, le dark noise passe fortement entre les gouttes et on en mesure moins)

[Antoane]

Bonjour,

Ma comprehension des modes HighRes (tektro), ERES (Lecroy), etc. est qu'ils échantillonnent à "haute" fréquence, puis appliquent un filtre. Ce n'est pas un simple sous-échantillonage (i.e. on met certains échantillons à la poubelle), mais une transformation de "samples par seconde" en bits de résolution.

Par exemple, si on considère un oscilloscope dontl'ADC a une résolution de 2 V et que la tension d'entrée est bruitée ax lentours de 9 V, au lieu d'afficher un échantillon à 8 V et le suivant à 10 V, l'instrument ne va afficher que un échantillon (division de la fréquence d'échantillonage par 2) à 9 V (ajout d'un niveau intermédiaire de résolution).


https://cdn.teledynelecroy.com/files...es/an_006a.pdf

[Vincent PETIT]

Bonjour,
J'imagine qu'il y a plusieurs techniques comme expliqué ici (FPGA d'Actel) https://www.microsemi.com/document-p...ts-white-paper (sur-échantillonnage + moyenneur ou filtre, sur-échantillonnage + moyenneur ou filtre + décimateur, ...), je trouve ce document très bien expliqué, en tout cas bien plus que celui de Texas https://www.ti.com/lit/pdf/sloa249 même s'il a le mérite de comparer sur-échantillonnage + moyenneur VS sur-échantillonnage + moyenneur ou filtre + décimateur

[Prisas]

Mon bruit est comme le bruit thermique, voici une capture d'écran du mode scope de mon DAC, on voit bien que le max du bruit dépasse +-0.25 V

[Prisas]

Ce qui est bizarre, c'est que j'ai voulu utiliser un connecteur "T" (image ci-dessous) pour observer en même temps le signal sur mon oscillo et sur mon DAC, et j'ai remarqué que ça a "résolu" le problème, c'est-à-dire que j'ai un certain bruit mais pas aussi élevé (assez similaire que sur mon oscillo), ça serait donc un problème de couplage ?

[jiherve]

bonjour,
si tu utilises un Té alors il peut y avoir un soucis de charge.
ce qu'il faut faire : capteur coax vers Té sur le scope entrée 1Meg coax vers ton DAC et sa charge .
Si tu as laissé le scope en 50 ohm et le DAC aussi il est probable que tu abrutisses tellement ta source qu'elle n'arrive plus à fournir et c'est complétement désadapté.
JR

[Vincent PETIT]

Bonjour,
Comme dit JR, le présence du Té BNC fait que la source voit l'impédance de l'oscillo et celle du DAC en parallèle.

C'est vachement embêtant pour essayer de comprendre le problème surtout si c'est un problème d'adaptation d'impédance.

[Prisas]

J'ai vraiment l'impression que c'est un problème d'impédance, mais je ne sais pas de quel composant cela peut venir, la sortie de mon photodétecteur est en 50 Ohms, mes câbles aussi et l'entrée de mon DAC aussi...
Quand je test avec un Tee et que je règle le couplage de mon oscillo en MOhm (AC ou DC), le DAC "voit" cette impédance et fonctionne bien, quand je mets le couplage en 50 Ohms le DAC fait n'importe quoi

[Antoane]

Bonjour,
Un problème de terre rapportée par l'oscilloscope ?

[jiherve]

bonsoir,
non il désadapte sa source car 2x50 sur un té cela fait 25 et peut être que tout s’écroule.
le soucis c'est que l'on ne sait rien de la source et du CAN!
JR

[Gwinver]

Bonsoir.

Quelle est l'échelle de temps sur la capture d'écran du post #16?

Le "bruit" ne semble pas aléatoire, on remarque que les échantillons sont alternativement positifs et négatifs et d'amplitude équivalentes à une ou deux exceptions près.
Bref, cela ressemble à un signal alternatif échantillonné au double de sa fréquence.

Une ronflette?

[jiherve]

bonsoir
l’échelle de temps en bas est par pas de 0,2ns donc c'est au delà du Ghz!
JR

[Gwinver]

L'espace entre deux pics est donc d'environ 0.4 ns, soit une fréquence de 2.5 GHz: Wifi, bluetooth ou four micro-onde.

[Prisas]

La fréquence d’échantillonnage de mon CAN est de 5 Gsps. J'ai fait le test avec un générateur de fonctions (sortie à 50 Ohms) et mon CAN fonctionne bien... mais je ne sais pas si la sortie d'un générateur est couplée AC ou DC

Pour mon photodétecteur, est-ce qu'il faudrait pas que je mettre une terminaison de 50 Ohm a l'entrée du CAN pour abaisser le signal ?

[Gwinver]

Bonjour.

Pour continuer sur les ronflettes (certes rapides) 2.5 GHz est précisément la moitié de 5GHz (5Gsps).
Le CAN est couplé AC, il devrait donc être insensible à une éventuelle composante continue issue du générateur et à son impédance en continu.

Le CAN est 50 Ohms donc adapté au détecteur.
Mais, la mesure du bruit du CAN doit se faire sur une charge de 50 Ohms.

[Prisas]

En rajoutant une terminaison de 50 Ohms a l'entrée du DAC mon problème est "résolu", je ne comprend pas pourquoi car toute la ligne RF est censée être en 50 Ohms