模拟噪声分析经常会出现那些误区

2074355 2020-10-12 | pdf | 0.17 MB | 次下载 | 1积分

资料介绍

　　噪声是模拟电路设计的一个核心问题，它会直接影响能从测量中提取的信息量，以及获得所需信息的经济成本。遗憾的是，关于噪声有许多混淆和误导信息，可能导致性能不佳、高成本的过度设计或资源使用效率低下。本文阐述关于模拟设计中噪声分析的11个由来已久的误区。

　　1. 降低电路中的电阻值总是能改善噪声性能

　　噪声电压随着电阻值提高而增加，二者之间的关系已广为人知，可以用约翰逊噪声等式来描述：erms = √4kTRB，其中erms 为均方根电压噪声，k为玻尔兹曼常数，T为温度（单位为K），R为电阻值，B为带宽。这让许多工程师得出结论：为了降低噪声，应当降低电阻值。虽然这常常是正确的，但不应就此认定它是普遍真理，因为在有些例子中，较大的电阻反而能够改善噪声性能。举例来说，在大多数情况下，测量电流的方法是让它通过一个电阻，然后测量所得到的电压。根据欧姆定律V = I ×R，产生的电压与电阻值成正比，但正如上式所示，电阻的约翰逊噪声与电阻值的平方根成正比。由于这个关系，电阻值每提高一倍，信噪比可以提高3 dB。在产生的电压过大或功耗过高之前，此趋势一直是正确的。

　　2. 所有噪声源的噪声频谱密度可以相加，带宽可以在最后计算时加以考虑

　　将多个噪声源的噪声频谱密度（nV/√Hz）加总（电压噪声源按平方和开根号），而不分别计算各噪声源的rms噪声，可以节省时间，但这种简化仅适用于各噪声源看到的带宽相同的情况。如果各噪声源看到的带宽不同，简单加总就变成一个可怕的陷阱。图1显示了过采样系统中的情况。从噪声频谱密度看，系统总噪声似乎以增益放大器为主，但一旦考虑带宽，各级贡献的rms 噪声其实非常相近。