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论述关于模仿规划中噪声剖析的5个由来已久的误区

发布时间:2023-11-09 09:55:13   来源:爱游戏官方网站
 

  规划人员常常遇到电路的规划出来后,却发现电路中的噪声太大,而不得不从头规划和布线。噪声是模仿电路规划的一个核心问题,它会直接影响能从丈量中提取的

  惋惜的是,关于噪声有许多混杂和误导信息,或许会引起功能欠安、高本钱的过度规划或资源运用功率低下。本文论述关于模仿规划中噪声剖析的5个由来已久的误区。

  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),而不别离核算各噪声源的rms噪声,能节省时刻,但这种简化仅适用于各噪声源看到的带宽相同的状况。假如各噪声源看到的带宽不同,简略加总就变成一个可怕的圈套。图1显现了过采样体系中的状况。从噪声频谱密度看,体系总噪声好像以增益放大器为主,但一旦考虑带宽,各级奉献的rms噪声其实十分附近。

  规划时有人或许不由得要考虑每一个噪声源,但规划工程师的时刻是名贵的,这样做在大型规划中会十分耗时。全面的噪声核算最好留给仿真软件去做。不过,规划人员怎么简化规划进程需求的手艺噪声核算呢?答案是疏忽低于某一阈值的不重要噪声源。假如一个噪声源是首要噪声源(或任何其他折合到同一点的噪声源)的1/5 erms值,其对总噪声的奉献将小于2%,能够合理地予以疏忽。规划人员常会争辩应当把该阈值选在哪里,但无论是1/3、1/5仍是1/10 (别离使总噪声添加5%、2%和0.5%),在规划到达足以做全面仿真或核算的程度之前,没必要忧虑低于该阈值的较小噪声源。

  1/f噪声对超低频率电路是一大要挟,因为许多常用噪声按捺技能,像低通滤波、均值和长时刻积分等,对它都无效。但是,许多直流电路的噪声是以白噪声源为主,1/f噪声对总噪声无奉献,因而不必核算1/f噪声。为了澄清这种效应,考虑一个放大器,其1/f噪声转机频率fnc为10 Hz,宽带噪声为10 nV/√Hz。对各种带宽,核算10秒收集时刻内包括和不含1/f噪声两种状况下的电路噪声,以确认不考虑1/f噪声的影响。当带宽为fnc的100倍时,宽带噪声开端占主导地位;当带宽超越fnc的1000倍时,1/f噪声微乎其微。现代双极性放大器可具有比10 Hz低许多的噪声转机频率,零漂移放大器则简直彻底消除了1/f噪声。

  噪声等效带宽(NEB)对噪声核算是一个很有用的简化。因为截止频率以上的增益不是0,某些超出电路带宽的噪声会进入电路中。NEB是核算的抱负砖墙滤波器的截止频率,它会放入与实践电路相同的噪声量。NEB大于–3 dB带宽,已针对常用滤波器类型和阶数进行核算,例如:关于单极点低通滤波器,它是–3 dB带宽的1.57倍,写成公式便是NEB1-pole = 1.57 × BW3dB。但是,关于应把该乘法因数放在噪声公式中的何处,好像一向存在混杂。请记住,NEB调理的是带宽,而非噪声,因而应在根号下面,如下式所示:

  电阻器的约翰逊噪声是根本的,由此发生必定温度下某个电阻器噪声的简略公式。但是,约翰逊噪声是在电阻器中能够观察到的最小噪声量,并不代表一切电阻器类型在噪声方面都是相同的。还存在过量噪声,这是电阻器中1 / f噪声的来历,其高度依赖于电阻器类型。过度的噪声,有点紊乱,也称为电流噪声,与电流在不连续介质中活动的方法有关。它被指定为以dB为单位的噪声指数(NI),每十倍1μVrms/ Vdc。这在某种程度上预示着假如有1 V dc在具有0 dB NI的电阻器上,给定频率十倍的过量噪声为1μVrms。碳膜和厚膜电阻具有一些最高的NI,规模高达+10 dB,最好防止它们在信号途径的噪声灵敏部分。薄膜电阻器通常在-20 dB左右更好,金属箔和绕线 dB。



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