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模擬噪聲分析經(jīng)常會出現(xiàn)那些誤區(qū)

2020-10-12 | pdf | 0.17 MB | 次下載 | 1積分

資料介紹

  噪聲是模擬電路設(shè)計的一個核心問題,它會直接影響能從測量中提取的信息量,以及獲得所需信息的經(jīng)濟成本。遺憾的是,關(guān)于噪聲有許多混淆和誤導(dǎo)信息,可能導(dǎo)致性能不佳、高成本的過度設(shè)計或資源使用效率低下。本文闡述關(guān)于模擬設(shè)計中噪聲分析的11個由來已久的誤區(qū)。

  1. 降低電路中的電阻值總是能改善噪聲性能

  噪聲電壓隨著電阻值提高而增加,二者之間的關(guān)系已廣為人 知,可以用約翰遜噪聲等式來描述:erms = √4kTRB,其中erms 為均方根電壓噪聲,k為玻爾茲曼常數(shù),T為溫度(單位為K),R為電阻值,B為帶寬。這讓許多工程師得出結(jié)論:為了降低噪聲,應(yīng)當降低電阻值。雖然這常常是正確的,但不應(yīng)就此認定它是普遍真理,因為在有些例子中,較大的電阻反而能夠改善噪聲性能。舉例來說,在大多數(shù)情況下,測量電流的方法是讓 它通過一個電阻,然后測量所得到的電壓。根據(jù)歐姆定律V = I ×R,產(chǎn)生的電壓與電阻值成正比,但正如上式所示,電阻的約翰遜噪聲與電阻值的平方根成正比。由于這個關(guān)系,電阻值每提高一倍,信噪比可以提高3 dB。在產(chǎn)生的電壓過大或功耗過高之前,此趨勢一直是正確的。

  2. 所有噪聲源的噪聲頻譜密度可以相加,帶寬可以在最后計算時加以考慮

  將多個噪聲源的噪聲頻譜密度(nV/√Hz)加總(電壓噪聲源按平方和開根號),而不分別計算各噪聲源的rms噪聲,可以節(jié)省時間,但這種簡化僅適用于各噪聲源看到的帶寬相同的情況。如果各噪聲源看到的帶寬不同,簡單加總就變成一個可怕的陷阱。圖1顯示了過采樣系統(tǒng)中的情況。從噪聲頻譜密度看,系統(tǒng)總噪聲似乎以增益放大器為主,但一旦考慮帶寬,各級貢獻的rms 噪聲其實非常相近。

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