模擬噪聲分析經常會出現那些誤區

2074355 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濟成本。遺憾的是，關于噪聲有許多混淆和誤導信息，可能導致性能不佳、高成本的過度設計或資源使用效率低下。本文闡述關于模擬設計中噪聲分析的11個由來已久的誤區。

　　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，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論：為了降低噪聲，應當降低電阻值。雖然這常常是正確的，但不應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。根據歐姆定律V = I ×R，產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。由于這個關系，電阻值每提高一倍，信噪比可以提高3 dB。在產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顯示了過采樣系統中的情況。從噪聲頻譜密度看，系統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。