《電子技術(shù)應(yīng)用》
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用電阻噪聲確定一個(gè)低噪聲放大器的特性
摘要: 如果知道或可以估計(jì)出一款低噪聲放大器的增益或噪聲帶寬,只使用幾只電阻和一只交流電壓表,就可以測(cè)出其它的規(guī)格。本例使用了Johnson方程,它描述的是一只電阻所生成的噪聲量。要找到缺失的參數(shù),就要測(cè)量放大器的輸出噪聲電壓,此時(shí),先將輸入短接,然后使用幾只不同值的電阻。可以從網(wǎng)上下載一個(gè)Excel電子表,用于計(jì)算增益或噪聲帶寬。
Abstract:
Key words :

  如果知道或可以估計(jì)出一款低聲放大器的增益或噪聲帶寬,只使用幾只電阻和一只交流電壓表,就可以測(cè)出其它的規(guī)格(參考文獻(xiàn)1)。本例使用了Johnson方程,它描述的是一只電阻所生成的噪聲量(參考文獻(xiàn)2)。要找到缺失的參數(shù),就要測(cè)量放大器輸出噪聲電壓,此時(shí),先將輸入短接,然后使用幾只不同值的電阻??梢詮木W(wǎng)上下載一個(gè)Excel電子表,用于計(jì)算增益或噪聲帶寬。

  測(cè)量開(kāi)始時(shí),將低噪聲放大器的輸入端短路,用電壓表測(cè)量噪聲電壓。然后,在放大器的輸入端每次插入一只電阻,再測(cè)量放大器輸出端的噪聲電壓。將測(cè)得的輸出噪聲電壓、每只電阻的阻值、環(huán)境溫度、已知或估計(jì)的低噪聲放大器增益,以及已知或估計(jì)的有效噪聲帶寬,輸入到電子表格內(nèi)。

  電子表格使用每個(gè)電阻的測(cè)量值,繪出一個(gè)理想的“藍(lán)色”曲線(xiàn),它表示了以nV/√H2為統(tǒng)一單位的Johnson噪聲(圖1)。對(duì)任何低噪聲放大器輸入電阻,可以對(duì)藍(lán)色曲線(xiàn)作出補(bǔ)償。圖中亦顯示了一個(gè)“綠色”曲線(xiàn),它表示的是計(jì)算得出的放大器“超額”輸出噪聲,即所測(cè)得輸出減去與放大器無(wú)關(guān)的輸入相關(guān)噪聲。輸入相關(guān)噪聲是一種無(wú)關(guān)的噪聲信號(hào),它會(huì)以噪聲電壓平方之和的平方根形式,加到所有額外輸入噪聲上。使用放大器的有效噪聲帶寬和增益值,通過(guò)短接放大器輸入端而測(cè)量輸出噪聲電壓,就可以找出放大器的輸入相關(guān)噪聲。

  可以用Agilent公司34410A這類(lèi)萬(wàn)用表,它有第二顯示的算術(shù)平均功能,填入測(cè)得的輸出噪聲值(參考文獻(xiàn)3)。當(dāng)放大器通電時(shí),將每只電阻連接到放大器輸入端后,將算術(shù)平均值清零;一般要等大約10秒至1分鐘時(shí)間,直到新平均值穩(wěn)定下來(lái);在噪聲電子表格中記錄下該電阻的平均值。用歐姆表功能測(cè)出實(shí)際的電阻值,并將其記在電子表格內(nèi)。

  在表中記下輸入?yún)?shù)及測(cè)得的輸出噪聲值。猜測(cè)一下未知參數(shù)的初始值,然后加以修改,直到綠色曲線(xiàn)幾乎全部覆蓋理想的藍(lán)色曲線(xiàn)。當(dāng)曲線(xiàn)覆蓋時(shí),就會(huì)找到缺失的參數(shù)。然后,通過(guò)調(diào)整兩個(gè)參數(shù),嘗試做假設(shè)分析。

  參考文獻(xiàn)

  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, 6½ Digit,” Agilent Technologies.

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