При высокоточных измерениях выбор мультиплексора может существенно повлиять на общую шумопроизводительность системы.Мультиплексоры используются для маршрутизации нескольких сигналов по одному каналу, но присущие им шумовые характеристики могут вводить ошибки, особенно в чувствительных приложениях, таких как научные приборы и медицинские приборы.

Типы мультиплексоров и их шумовые характеристики

Существует несколько типов мультиплексоров, обычно используемых в чувствительных измерениях, включая механические, релейные и твердотельные (электронные) мультиплексоры. Каждый тип демонстрирует различные помехи, основанные на принципах их проектирования и эксплуатации.

Механические и релейные мультиплексоры

Механические и релейные мультиплексоры используют физические контакты для соединения сигналов. Они, как правило, имеют более высокое контактное сопротивление и генерируют контактный шум, который может колебаться с температурой и износом. Хотя они часто используются для их свойств изоляции, их уровни шума могут быть проблематичными в высокоточных контекстах.

Твердотельные мультиплексоры

Твердотельные мультиплексоры используют полупроводниковые коммутаторы, такие как CMOS или JFET-устройства. Они обычно предлагают более низкий контактный шум и более быстрое время переключения. Однако они вводят свои собственные источники шума, включая токи утечки и мерцающий шум, которыми необходимо тщательно управлять.

Измерение и сравнение шумовых характеристик

Для оценки шумопроизводительности различных типов мультиплексоров исследователи обычно измеряют базовый шум системы с каждым мультиплексором на месте.

  • Входной шум: Шум, добавляемый мультиплексором относительно входного сигнала.
  • Низкочастотный шум: низкочастотный шум, который может доминировать в чувствительных измерениях.
  • Тепловой шум: Генерируется резистивными элементами внутри устройства.

Усовершенствованные установки измерения включают экранирование, усилители с низким уровнем шума и фильтрацию для точной характеристики шумовых вкладов каждого типа мультиплексора.

Последствия для чувствительных измерений

Выбор подходящего мультиплексора зависит от конкретных требований к измерениям. Для сверхчувствительных измерений часто предпочтительны твердотельные мультиплексоры с низким уровнем мерцания. Однако в некоторых случаях более высокое контактное сопротивление реле-систем может быть приемлемым, если их уровень шума достаточно низок.

Заключение

Понимание шумовых характеристик различных типов мультиплексоров имеет решающее значение для оптимизации чувствительных измерительных систем.Тщательно выбирая и тестируя мультиплексоры, инженеры и ученые могут минимизировать шумовые вклады и повысить точность своих измерений.