Warum ist ein abgeschirmtes Kabel bei hochohmigen Sensoren nicht effektiv?

Abschirmungen sind bei hoher Impedanz nicht wirksam?

Der Titel dieser Frage bezieht sich auf einen TIA und eine Fotodiode. Die Fotodiode wird bei niedrigen Frequenzen als Stromquelle modelliert, aber wenn die Frequenz zunimmt, spielt ihre Eigenkapazität eine entscheidende Rolle bei der Bestimmung der wahrscheinlichen Bandbreite der TIA-Schaltung. Und natürlich erhöht eine Abschirmung die Kapazität zwischen den beiden Drähten und macht ein bisschen Chaos. Sie können nicht zwischen der Eigenkapazität der Diode und der zusätzlichen Kapazität der Abschirmung unterscheiden.

Deshalb Kondensator C$_{COMP}$wird benötigt, um die Dinge zu begradigen, und das reduziert natürlich die Bandbreite des TIA erheblich. Um die Behauptung zu verstehen, müssen Sie also Folgendes erkennen: -

• Die Schaltung ist ein Fotodiodenverstärker und die Fotodiode hat bei niedrigen Frequenzen eine hohe Impedanz.
• Es ist ein TIA und jede Kapazität gegen Masse am invertierenden Eingang erzeugt eine sogenannte Rauschverstärkung - effektiv bedeutet dies, dass das interne Rauschen des Operationsverstärkers aufgrund des Verhältnisses von R um viele, viele dB verstärkt wird$_{FB}$zu X$_{diode\space capacitance}$. Wir können von 20 dB Rauschverstärkung für gewöhnliche oder Garten-TIA-Schaltungen sprechen.
• Die Kapazität wird durch die Abschirmung hinzugefügt - dies kann die Rauschverstärkung völlig unerträglich machen, so dass C$_{COMP}$wird hinzugefügt, um die Rauschverstärkung zu reduzieren
• Hinzufügen von C$_{COMP}$kann die Bandbreite eines TIA ruinieren, und Sie haben am Ende keine andere Wahl, als den TIA direkt mit der Fotodiode zu verbinden oder Glasfaser zu verwenden und die Fotodiode mit dem TIA zu haben.

Siehe meine Antwort hier , die näher auf TIA und Rauschverstärkung eingeht. Siehe auch diese neuere Antwort zu Fotodioden und TIAs.

Ein Sensor mit hoher Impedanz erzeugt da nur einen geringen Strom

Das in der Regel verwendete Abschirmmaterial ist leitfähig, aber nicht magnetisch, d. h. es kann elektrische Felder nullen, magnetische jedoch nicht. Offensichtlich kann ein festes Verdrillen der beiden Leiter helfen, indem eine kleinere Apertur erzeugt wird, über die jedes störende Magnetfeld eine kleinere Änderung aufweist (also ein kleineres induziertes Rauschsignal im Differenzmodus).