色哟哟视频在线观看-色哟哟视频在线-色哟哟欧美15最新在线-色哟哟免费在线观看-国产l精品国产亚洲区在线观看-国产l精品国产亚洲区久久

0
  • 聊天消息
  • 系統消息
  • 評論與回復
登錄后你可以
  • 下載海量資料
  • 學習在線課程
  • 觀看技術視頻
  • 寫文章/發帖/加入社區
會員中心
創作中心

完善資料讓更多小伙伴認識你,還能領取20積分哦,立即完善>

3天內不再提示

了解和消除1/f噪聲

星星科技指導員 ? 來源:ADI ? 作者:Robert Kiely ? 2023-01-04 15:00 ? 次閱讀

本文介紹了什么是1/f噪聲,以及如何在精密測量應用中降低或消除1/f噪聲。1/f噪聲無法濾除,可能是在精密測量應用中實現最佳性能的限制。

什么是 1/f 噪聲?

1/f噪聲是低頻噪聲,其噪聲功率與頻率成反比。1/f噪聲不僅在電子學中觀察到,而且在音樂,生物學甚至經濟學中也觀察到。11/f噪聲的來源仍存在廣泛爭議,該領域仍在進行大量研究。2

查看圖1所示運算放大器ADA4622-2的電壓噪聲頻譜密度,可以看到圖中有兩個不同的區域。在圖1的左側,我們可以看到1/f噪聲區域,在圖1的右側,我們可以看到寬帶噪聲區域。1/f噪聲和寬帶噪聲之間的交越點稱為1/f拐角。

poYBAGO1I_OAXOfKAABLhomTk8k158.png?la=en&imgver=1

圖1.ADA4622-2電壓噪聲頻譜密度。

我們如何測量和指定1/f噪聲?

在比較多個運算放大器的噪聲密度圖后,可以明顯看出每個產品的1/f轉折可能有所不同。為了輕松比較組件,我們需要在測量每個組件的噪聲時使用相同的帶寬。對于低頻電壓噪聲,標準規格為0.1 Hz至10 Hz峰峰值噪聲。對于運算放大器,可以使用圖2所示電路測量0.1 Hz至10 Hz噪聲。

138545-fig-02.png?la=en&imgver=2

圖2.低頻噪聲測量。

運算放大器增益設置為100,同相輸入接地。運算放大器由分離電源供電,允許輸入和輸出位于地。

有源濾波器模塊限制被測噪聲的帶寬,同時為運算放大器的噪聲提供10,000增益。這確保了被測器件的噪聲是主要的噪聲源。運算放大器的失調并不重要,因為濾波器的輸入是交流耦合的。

濾波器的輸出連接到示波器,并測量峰峰值電壓10秒,以確保我們捕獲完整的0.1 Hz至10 Hz帶寬(1/10秒= 0.1 Hz)。然后將示波器上顯示的結果除以增益1,000,000,以計算0.1 Hz至10 Hz噪聲。圖3顯示了ADA4622-2的0.1 Hz至10 Hz噪聲。ADA4622-2具有極低的0.1 Hz至10 Hz噪聲,典型值僅為0.75 μV p-p。

pYYBAGO1I_-AZODpAABWTwU_FHA230.png?la=en&imgver=1

圖3.0.1 Hz 至 10 Hz 噪聲,VSY= ±15 V, G = 1,000,000。

1/f噪聲對我的電路有什么影響?

系統中的總噪聲是系統中每個組件的1/f噪聲和寬帶噪聲的總和。無源元件具有1/f噪聲,電流噪聲也具有1/f噪聲分量。然而,對于低電阻,1/f噪聲和電流噪聲通常太小而無法考慮。本文將僅關注電壓噪聲。

為了計算系統總噪聲,我們計算1/f噪聲和寬帶噪聲,然后將它們組合在一起。如果我們使用 0.1 Hz 至 10 Hz 噪聲規格來計算 1/f 噪聲,則假設 1/f 轉折低于 10 Hz。如果 1/f 轉折高于 10 Hz,那么我們可以使用以下公式估算 1/f 噪聲3:

pYYBAGO1JAGAdtiPAAAURLwnzOg873.png?la=en&imgver=2

哪里:

en1赫茲是 1 Hz 時的噪聲密度,

fh是1/f噪聲轉折頻率,

fl為 1/光圈時間。

例如,如果我們想估算ADA4622-2的1/f噪聲,則fh約為 60 Hz。我們設定fl 等于1/光圈時間。孔徑時間是總測量時間。如果我們將孔徑時間或測量時間設置為 10 秒,則fl為 0.1 赫茲。1 Hz 時的噪聲密度,en1Hz,約為 55 nV√Hz。這為我們提供了0.1 Hz和60 Hz之間的139 nV rms結果。為了將其轉換為峰峰值,我們應該乘以6.6,這將得到大約0.92 μV p-p。4這比 0.1 Hz 至 10 Hz 規格高出約 23%。

寬帶噪聲可以使用以下公式計算:

pYYBAGO1JAKAMz_cAAAMWgDBAlo662.png?la=en&imgver=1

哪里:

en是 1 kHz 時的噪聲密度,

NEBW是噪聲等效帶寬。

噪聲等效帶寬考慮了濾波器截止頻率之外由于濾波器逐漸滾降而產生的額外噪聲。噪聲等效帶寬取決于濾波器中的極點數和濾波器類型。對于簡單的單極低通巴特沃茲濾波器,NEBW為1.57×濾波器截止。

ADA4622-2的寬帶噪聲密度在1 kHz時僅為12 nV/√Hz。在輸出端使用截止頻率為1 kHz的簡單RC濾波器,寬帶均方根噪聲約為475.5 nV rms,計算方法如下:

poYBAGO1JAOAQMXpAAARd-M03XA502.png?la=en&imgver=2

請注意,簡單的低通RC濾波器與單極點低通巴特沃茲濾波器具有相同的傳遞函數。

為了得到總噪聲,我們必須將1 / f噪聲和寬帶噪聲相加。為此,我們可以使用和平方根方法,因為噪聲源是不相關的。

pYYBAGO1JAWAISGhAAAYriOqXeg965.png?la=en&imgver=1

利用這個公式,我們可以計算出ADA4622-2的總均方根噪聲,輸出端使用簡單的1 kHz低通RC濾波器,總均方根噪聲為495.4 nV rms。這比單獨的寬帶噪聲高出4%多一點。從這個例子中可以清楚地看出,1/f噪聲僅影響從直流到極低帶寬測量的系統。一旦超過1/f角大約十年或更長時間,1/f噪聲對總噪聲的貢獻幾乎變得太小而無法擔心。

由于噪聲加在一起為和方根,我們可以決定忽略較小的噪聲源,如果它低于約1/5千較大的噪聲源,因為低于 1/5 的比率千噪聲貢獻比總噪聲增加約1%。5

我們如何消除或減輕 1/f 噪音?

斬波穩定或斬波是一種降低放大器失調電壓的技術。但是,由于1/f噪聲接近直流低頻噪聲,因此該技術也可以有效降低。斬波穩定的工作原理是在輸入級交替或斬波輸入信號,然后在輸出級再次斬波信號。這相當于使用方波進行調制。

pYYBAGO1JAaAU5bfAABOK2tVZpc586.png?la=en&imgver=1

圖4.ADA4522架構框圖

參考圖4所示的ADA4522-2架構框圖,輸入信號在CHOP處調制至斬波頻率在階段。在齋節外級,輸入信號同步解調回其原始頻率,同時放大器輸入級的失調和1/f噪聲被調制至斬波頻率。除了降低初始失調電壓外,失調與共模電壓的變化也減少了,從而獲得了非常好的直流線性度和高共模抑制比(CMRR)。斬波還可以降低失調電壓隨溫度的變化。因此,使用斬波的放大器通常被稱為零漂移放大器。需要注意的一個關鍵事項是,零漂移放大器只能消除放大器的1/f噪聲。來自其他來源(如傳感器)的任何 1/f 噪聲都將不受影響地通過。

使用斬波的代價是,它會在輸出中引入開關偽像,并增加輸入偏置電流。在示波器上觀察時,放大器輸出端可見毛刺和紋波,使用頻譜分析儀觀察時,噪聲頻譜密度中可見噪聲尖峰。ADI公司最新的零漂移放大器(如ADA4522 55 V零漂移放大器系列)采用獲得專利的失調和紋波校正環路電路,以最大限度地減少開關偽像6.

poYBAGO1JAeAKn8SAABdDIm3RjQ951.png?la=en&imgver=1

圖5.時域中的輸出電壓噪聲。6

斬波也可以應用于儀表放大器ADC。AD8237真軌到軌零漂移儀表放大器、新型低噪聲低功耗24位Σ-Δ型ADC和最近發布的超低噪聲、32位Σ-Δ型ADC等產品使用斬波來消除1/f噪聲,并最大限度地減小漂移與溫度的關系。

使用方波調制的一個缺點是方波包含許多諧波。每個諧波的噪聲將被解調回直流。如果使用正弦波調制,那么這種方法對噪聲的影響要小得多,并且可以在存在大噪聲或干擾的情況下恢復非常小的信號。這是鎖相放大器使用的方法。7

pYYBAGO1JAmAHIlDAACKe79Lljk401.jpg?la=en&imgver=1

圖6.使用鎖相放大器測量表面污染。7

在圖6所示的示例中,傳感器輸出通過使用正弦波來控制光源進行調制。光電探測器電路用于檢測信號。一旦信號通過信號調理級,就可以解調。相同的正弦波用于調制和解調信號。解調將傳感器輸出返回到直流,但也將信號調理級的1/f噪聲偏移到調制頻率。解調可以在ADC轉換后的模擬域或數字域中完成。使用非常窄的低通濾波器(例如0.01 Hz)來抑制高于直流的噪聲,我們只剩下噪聲極低的原始傳感器輸出。這依賴于傳感器輸出完全處于直流,因此正弦波的精度和保真度非常重要。這種方法消除了信號調理電路的1/f噪聲,但不能消除傳感器的1/f噪聲。

如果傳感器需要激勵信號,則可以使用交流激勵來消除傳感器的1/f噪聲。交流激勵的工作原理是交替傳感器激勵源以產生來自傳感器的方波輸出,然后從激勵的每個相位減去輸出。這種方法不僅可以消除傳感器的1/f噪聲,還可以消除傳感器中的失調漂移,并消除不必要的寄生熱電偶效應。8

poYBAGO1JAqAAdjGAABUH8l2FCg785.png?la=en&imgver=1

圖7.橋式傳感器的交流激勵。8

交流勵磁可以使用分立開關完成,并通過微控制器進行控制。AD7195是一款低噪聲、低漂移、24位Σ-Δ型ADC,內置PGA內置驅動器,可實現傳感器的交流激勵。ADC通過將傳感器激勵與ADC轉換同步來透明地管理交流激勵,從而使交流激勵更易于使用。

pYYBAGO1JAyADlvlAACpx7bpwlQ034.png?la=en&imgver=1

圖8.CN-0155—采用24位Σ-Δ型ADC的精密電子秤設計,具有內部PGA和交流激勵。

實現

使用零漂移放大器和零漂移ADC時,了解每個元件的斬波頻率以及發生互調失真(IMD)的可能性非常重要。當兩個信號組合時,生成的波形將包含原始的兩個信號,以及這兩個信號的總和和差。

例如,如果我們考慮使用零漂移放大器ADA4522-2和Σ-Δ型ADC的簡單電路,則每個器件的斬波頻率將混合并產生求和和差信號。ADA4522-2的開關頻率為800 kHz,而AD7177-2的開關頻率為250 kHz。這兩個開關頻率的混合將導致550 kHz和1050 kHz處的額外開關偽影。在這種情況下,AD7177-2數字濾波器的最大轉折頻率為2.6 kHz,遠低于最低偽影,將消除所有這些IMD偽影。但是,如果串聯使用兩個相同的零漂移放大器,則產生的IMD將是器件內部時鐘頻率的差異。這種差異可能很小,因此,IMD看起來更接近直流,并且更有可能落在感興趣的帶寬內。

在任何情況下,在設計使用零漂移或斬波部件的系統時,考慮IMD都很重要。需要注意的是,大多數零漂移放大器的開關頻率比ADA4522-2低得多。事實上,在設計精密信號鏈時,高開關頻率是使用ADA4522系列的關鍵優勢。

結論

1/f噪聲會限制任何精密直流信號鏈的性能。但是,可以使用斬波和交流激勵等技術將其去除。使用這些技術需要權衡取舍,但現代放大器和Σ-Δ轉換器已經解決了這些問題,使零漂移產品更容易在更廣泛的終端應用中使用。

審核編輯:郭婷

聲明:本文內容及配圖由入駐作者撰寫或者入駐合作網站授權轉載。文章觀點僅代表作者本人,不代表電子發燒友網立場。文章及其配圖僅供工程師學習之用,如有內容侵權或者其他違規問題,請聯系本站處理。 舉報投訴
  • 放大器
    +關注

    關注

    144

    文章

    13742

    瀏覽量

    214820
  • 濾波器
    +關注

    關注

    161

    文章

    7924

    瀏覽量

    179587
  • 運算放大器
    +關注

    關注

    215

    文章

    5040

    瀏覽量

    174117
收藏 人收藏

    評論

    相關推薦

    OPA4388如何消除1/f噪聲

    斬波穩零運放來實現:基礎信號被放大的同時,1/f噪聲在輸出上得到明顯抑制! 目前考慮的是采用OPA4388,但是我們不知道它是否可以有效抑制該噪聲?如果不能,有更合適的芯片推薦嗎? 同
    發表于 08-14 08:16

    ADI最最最最新的中文資料來了~

    :現在就開始學習基礎知識, 為日后鋪平道路!第三部分:去耦續篇采用 SPI 接口的模擬開關提高通道密度了解消除 1/f 噪聲“有時,信號需
    發表于 06-19 23:36

    了解消除1/f噪聲

    Robert Kiely簡介本文闡釋1/f噪聲是什么,以及在精密測量應用中如何降低或消除噪聲1
    發表于 10-19 11:00

    1/f噪聲如何消除

    作者:Robert Kiely簡介本文闡釋1/f噪聲是什么,以及在精密測量應用中如何降低或消除噪聲1
    發表于 07-22 07:02

    1/f噪聲怎么消除

    你能測量的最小電壓是多少?50nV or 10nV?還能更低嗎?關鍵是:您的噪聲還Hold住嗎?
    發表于 08-13 07:35

    闡釋1/f噪聲是什么

    簡介本文闡釋1/f噪聲是什么,以及在精密測量應用中如何降低或消除噪聲1/
    發表于 11-17 06:56

    TI 有源噪聲消除 (ANC)解決方案

    TI 有源噪聲消除 (ANC)解決方案 方框圖 主動噪音消除系統
    發表于 11-14 11:19 ?2971次閱讀
    TI 有源<b class='flag-5'>噪聲</b><b class='flag-5'>消除</b> (ANC)解決方案

    運放電路的1/f噪聲- 閃爍的燭光存在的探討

    翻譯: TI信號鏈工程師 Rickey Xiong (熊堯) 運算放大器的1/f (one-over-f)低頻區域噪聲好像有一些神秘。1/
    發表于 04-08 08:22 ?9197次閱讀
    運放電路的<b class='flag-5'>1</b>/<b class='flag-5'>f</b><b class='flag-5'>噪聲</b>- 閃爍的燭光存在的探討

    什么是1/f噪聲_1/f噪聲對電路有何影響_如何消除或降低1/f噪聲

    本文闡釋1/f噪聲是什么,以及在精密測量應用中如何降低或消除噪聲
    的頭像 發表于 07-11 07:30 ?7.2w次閱讀
    什么是<b class='flag-5'>1</b>/<b class='flag-5'>f</b><b class='flag-5'>噪聲</b>_<b class='flag-5'>1</b>/<b class='flag-5'>f</b><b class='flag-5'>噪聲</b>對電路有何影響_如何<b class='flag-5'>消除</b>或降低<b class='flag-5'>1</b>/<b class='flag-5'>f</b><b class='flag-5'>噪聲</b>

    了解消除1/f噪聲資料下載

    電子發燒友網為你提供了解消除1/f噪聲資料下載的電子資料下載,更有其他相關的電路圖、源代碼、課件教程、中文資料、英文資料、參考設計、用戶指
    發表于 04-29 08:41 ?8次下載
    <b class='flag-5'>了解</b>及<b class='flag-5'>消除</b><b class='flag-5'>1</b>/<b class='flag-5'>f</b><b class='flag-5'>噪聲</b>資料下載

    什么是1/f噪聲_1/f噪聲對電路有何影響_如何消除或降低1/f噪聲

    簡介本文闡釋1/f噪聲是什么,以及在精密測量應用中如何降低或消除噪聲1/
    發表于 11-10 11:36 ?16次下載
    什么是<b class='flag-5'>1</b>/<b class='flag-5'>f</b><b class='flag-5'>噪聲</b>_<b class='flag-5'>1</b>/<b class='flag-5'>f</b><b class='flag-5'>噪聲</b>對電路有何影響_如何<b class='flag-5'>消除</b>或降低<b class='flag-5'>1</b>/<b class='flag-5'>f</b><b class='flag-5'>噪聲</b>

    消除工廠中的噪聲

    消除工廠中的噪聲
    發表于 11-02 08:16 ?0次下載
    <b class='flag-5'>消除</b>工廠中的<b class='flag-5'>噪聲</b>

    干貨分享 | 1/f噪聲測試方案詳解(附直播回顧)

    點擊上方 “泰克科技” 關注我們! 電子器件會有不同類型的噪聲源,包括熱噪聲、白噪聲1/f噪聲
    的頭像 發表于 08-10 12:05 ?4321次閱讀
    干貨分享 | <b class='flag-5'>1</b>/<b class='flag-5'>f</b><b class='flag-5'>噪聲</b>測試方案詳解(附直播回顧)

    降低MOSFET 1/f噪聲的三種辦法是什么?

    降低MOSFET 1/f噪聲的三種辦法是什么?? MOSFET是一種重要的半導體器件,廣泛應用于各種電子設備中。然而,MOSFET存在著一種非常特殊的噪聲,即
    的頭像 發表于 09-17 17:17 ?4288次閱讀

    如何消除放大器設計中的“閃爍噪聲”?

    dB,因此通常稱為 1/f 噪聲(“f”表示頻率)。這種 1/f
    的頭像 發表于 08-21 11:03 ?682次閱讀
    如何<b class='flag-5'>消除</b>放大器設計中的“閃爍<b class='flag-5'>噪聲</b>”?
    主站蜘蛛池模板: 一个色夫导航 | 亚洲 欧美 日韩 精品 自拍 | 色偷偷成人网免费视频男人的天堂 | 国产日韩精品一区二区三区在线 | 在线 自拍 综合 亚洲 欧美 | 色悠久久久久综合欧美99 | 色综合久久网女同蕾丝边 | 亚洲午夜久久久无码精品网红A片 | 久久精品国产99欧美精品亚洲 | 美女脱18以下禁止看免费 | 欧美激情久久久久久久大片 | 近亲乱中文字幕 | 思思99精品国产自在现线 | 伊人在线视频 | 国产亚洲精品久久久久久入口 | 2021年国产精品久久 | 久久视频在线视频观品15 | 亚洲午夜精品AV无码少妇 | 一品道门免费高清视频 | 国产网红主播精品福利大秀专区 | 三级黄色在线视频中文 | 国产精品永久免费 | 国产福利高清在线视频 | 亚婷婷洲AV久久蜜臀无码 | 一边吃奶一边添P好爽故事 一边吃奶一边啪啪真舒服 一本之道加勒比在线观看 一本之道高清在线观看一区 | 友田真希息与子中文字幕 | 99精品影视 | 嗯啊…嗯np男男双性总受 | 草莓视频在线免费观看 | 嘟嘟嘟影院免费观看视频 | 国产毛A片久久久久久无码 国产毛A片啊久久久久久A | 99久久综合国产精品免费 | 妖精视频在线观看高清 | 欧美6O老妪与小伙交 | 欧美日韩一二区旡码高清在线 | 文中字幕一区二区三区视频播放 | 毛片手机在线观看 | 暖暖 免费 高清 日本视频5 | 99国产精品成人免费视频 | 国产高清在线露脸一区 | 日日啪在线影院百度 |