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用电阻噪声确定一个低噪声放大器的特性

Joe Geller?? 纽约Whitesboro?? 2011年08月31日 ?? 收藏0

  如果知道或可以估计出一款低噪声放大器的增益或噪声带宽,只使用几只电阻和一只交流电压表,就可以测出其它的规格(参考文献1)。本例使用了Johnson方程,它描述的是一只电阻所生成的噪声量(参考文献2)。要找到缺失的参数,就要测量放大器的输出噪声电压,此时,先将输入短接,然后使用几只不同值的电阻。可以从网上下载一个Excel电子表,用于计算增益或噪声带宽。

  测量开始时,将低噪声放大器的输入端短路,用电压表测量噪声电压。然后,在放大器的输入端每次插入一只电阻,再测量放大器输出端的噪声电压。将测得的输出噪声电压、每只电阻的阻值、环境温度、已知或估计的低噪声放大器增益,以及已知或估计的有效噪声带宽,输入到电子表格内。

  电子表格使用每个电阻的测量值,绘出一个理想的“蓝色”曲线,它表示了以nV/√H2为统一单位的Johnson噪声(图1)。对任何低噪声放大器输入电阻,可以对蓝色曲线作出补偿。图中亦显示了一个“绿色”曲线,它表示的是计算得出的放大器“超额”输出噪声,即所测得输出减去与放大器无关的输入相关噪声。输入相关噪声是一种无关的噪声信号,它会以噪声电压平方之和的平方根形式,加到所有额外输入噪声上。使用放大器的有效噪声带宽和增益值,通过短接放大器输入端而测量输出噪声电压,就可以找出放大器的输入相关噪声。

  可以用Agilent公司34410A这类万用表,它有第二显示的算术平均功能,填入测得的输出噪声值(参考文献3)。当放大器通电时,将每只电阻连接到放大器输入端后,将算术平均值清零;一般要等大约10秒至1分钟时间,直到新平均值稳定下来;在噪声电子表格中记录下该电阻的平均值。用欧姆表功能测出实际的电阻值,并将其记在电子表格内。

  在表中记下输入参数及测得的输出噪声值。猜测一下未知参数的初始值,然后加以修改,直到绿色曲线几乎全部覆盖理想的蓝色曲线。当曲线覆盖时,就会找到缺失的参数。然后,通过调整两个参数,尝试做假设分析。

  参考文献

  1.Geller, Joseph M, “On Measuring the Effective Noise Bandwidth of a Filter,” 2007.

  2.Johnson, JB, “Thermal Agitation of Electricity in Conductors,” Physical Review, Volume 32, July 1928, pg 97.

  3.“34410A Digital Multimeter, 6? Digit,” Agilent Technologies.


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低噪声放大器? 噪声?

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