噪聲由小的隨機(jī)電壓組成，可能難以測(cè)量。實(shí)驗(yàn)室儀器會(huì)增加自身的噪聲，使測(cè)量進(jìn)一步復(fù)雜化。測(cè)量噪聲時(shí)經(jīng)常使用特殊技術(shù)。例如，放大器通常配置有高閉環(huán)增益，將其輸入噪聲相乘，使其更易于測(cè)量。然而，低固定增益差分放大器面臨著更大的挑戰(zhàn)，因?yàn)樗鼈兊募煞答伜驮鲆?a target="_blank">電阻阻礙了高增益配置的使用。此外，還需要差分到單端轉(zhuǎn)換，以便與可用的頻譜分析儀接口。第二個(gè)放大器級(jí)可以提供增益和差分至單端轉(zhuǎn)換，巧妙地解決了這兩個(gè)問(wèn)題。

圖1所示為ADA4950-1可選增益（1、2或3）差分放大器，后接低噪聲、低失真運(yùn)算放大器AD8099。AD8099的增益配置為10，將差分輸出轉(zhuǎn)換為單端信號(hào)。與ADA1-4950相比，其1 nV/√Hz折合到輸入端的電壓噪聲可以忽略不計(jì)。ADA4950-1的輸出乘以10，使其噪聲也成比例地變大。AD0采用5.10 pF補(bǔ)償電容，增益為8099，具有足夠的帶寬，可以在系統(tǒng)頻率響應(yīng)開(kāi)始滾降之前測(cè)量ADA4950-1高達(dá)10 MHz的噪聲。

圖1.低噪聲、低失真運(yùn)算放大器AD8099用于測(cè)量可選增益差分放大器ADA4950-1的噪聲。

AD8099的輸出電壓為：

輸入接地時(shí)測(cè)量的AD8099噪聲貢獻(xiàn)被視為測(cè)量系統(tǒng)的本底噪聲。然后測(cè)量包括ADA4950-1在內(nèi)的總輸出噪聲，并使用和方根數(shù)學(xué)運(yùn)算減去AD8099的貢獻(xiàn)，如公式2所示，其中VN1是ADA4950-1和V的輸出噪聲N2是AD8099的輸出噪聲。

總輸出噪聲：

還實(shí)施了其他一些技術(shù)來(lái)精確測(cè)量系統(tǒng)噪聲：

測(cè)量AD8099的噪聲時(shí)，其輸入通過(guò)SMA連接器接地，SMA連接器的中心導(dǎo)體與連接器的接地引腳短路。此外，SMA連接器焊接在一起，直接在連接器上形成與地面的共享電氣連接，而不是通過(guò)電路板。

AD8099和ADA4950-1采用模擬控制電源。與數(shù)字控制電源相比，模擬控制電源更能抑制從電源線耦合進(jìn)來(lái)的 60 Hz 噪聲和諧波。

除非用于測(cè)量，否則所有附近的儀器都被關(guān)閉。這最大限度地減少了儀器控制其數(shù)字電路所產(chǎn)生的振蕩。這些振蕩可以通過(guò)空氣耦合到放大器中。出于同樣的原因，使用4英尺電纜將電路板連接到頻譜分析儀，頻譜分析儀會(huì)拾取顯示器的刷新頻率并影響AD8099的輸出。

低阻值電阻器（RF= 250W;RG= 25W）用于配置AD8099的增益，以保持其噪聲貢獻(xiàn)較小。較低的值導(dǎo)致AD8099振蕩。當(dāng)ADA4950-1通過(guò)短電纜連接到AD8099時(shí)，觀察到250 MHz處的振蕩。當(dāng)使用1英尺的電纜時(shí)，振蕩消失了。

AD8099本身僅產(chǎn)生少量噪聲：

其中 vn是輸入電壓噪聲;和 ni+和 n我-是AD8099的輸入電流噪聲。

測(cè)量ADA4950-1的電流噪聲是不可能的，因?yàn)樾枰粋€(gè)大的反饋電阻來(lái)放大噪聲，但內(nèi)部反饋電阻的值無(wú)法改變。

斯坦福研究系統(tǒng) SR785 用于測(cè)量高達(dá) 100 kHz 的噪聲，而安捷倫 E4440 PSA 頻譜分析儀用于測(cè)量超過(guò) 100 kHz 的噪聲。

圖2.測(cè)試結(jié)果

審核編輯：郭婷