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如何测量低固定增益差分放大器的噪声
摘要: 由随机小电压构成的噪声可能很难测量,实验室仪器本身的噪声使测量问题进一步复杂化。测量噪声时,常常要使用专门的技术。例如,放大器通常配置为高闭环增益,以使放大输入噪声便于测量。但是,低固定增益差分放大器的噪声测量面临着更大的问题,它集成反馈和增益电阻,不方便使用高增益配置。此外,为了与频谱分析仪接口,需要进行差分单端转换。第二级放大器可以提供增益并执行差分单端转换,巧妙地解决上述两个问题。
Abstract:
Key words :

  由隨機小電壓構成的噪聲可能很難測量,實驗室儀器本身的噪聲使測量問題進一步復雜化。測量噪聲時,常常要使用專門的技術。例如,放大器通常配置為高閉環增益,以使放大輸入噪聲便于測量。但是,低固定增益差分放大器的噪聲測量面臨著更大的問題,它集成反饋和增益電阻,不方便使用高增益配置。此外,為了與頻譜分析儀接口,需要進行差分單端轉換。第二級放大器可以提供增益并執行差分單端轉換,巧妙地解決上述兩個問題。

  圖1顯示可選增益(1、2或3)可選增益(1、2或3)差分放大器ADA4950-1 www.elecfans.com

 


 

  圖1. 利用低噪聲、低失真運算放大器A D8099測量可選增益差分放大器ADA4950-1的噪聲

  AD8099的輸出電壓為:

eq 1

(1)

 

  當輸入接地時,測得的AD8099噪聲貢獻視為測量系統的噪底,然后測量包括ADA4950-1的總輸出噪聲,ADA4950-1的噪聲即為RSS(和的平方根)方法,用總噪聲減去AD8099的噪聲貢獻。如式2所示;其中Vn1為ADA4950-1的輸出噪聲,Vn2為AD8099的輸出噪聲。

  總輸出噪聲為:

eq 2

(2)

 

  為了精確測量系統噪聲,還采用了其它幾項技術:

  測量AD8099的噪聲時,其輸入通過SMA連接器接地,SMA連接器的芯線對連接器的接地引腳短路。此外,SMA連接器焊在一起,直接在連接器上形成共用接地連接,而不是通過電路板。

  AD8099和ADA4950-1使用模擬控制電源。與數字控制電源相比,模擬控制電源能更好地抑制60Hz電力線耦合的噪聲和諧波。

  所有鄰近儀器均關閉,除非測量需要使用。這可以最大程度減少由這些儀器控制器數字電路而產生的振蕩,這些振蕩可以通過空氣耦合至放大器。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,頻譜分析儀會拾取顯示器的刷新頻率,從而影響AD8099的輸出。

  為使AD8099的噪聲貢獻較小,使用低值電阻(RF = 250 ?; RG = 25 ?)配置其增益。較低的值會引起AD8099振蕩。當用短電纜將ADA4950-1與AD8099相連時,在250 MHz時可觀察到振蕩。當使用1英尺電纜時,振蕩消失。

  AD8099本身的噪聲貢獻非常小:

  

eq3

(3)

 

  其中vn為輸入電壓噪聲,ni+和ni-為AD8099的輸入電流噪聲。

  因為需要一個大反饋電阻來放大該噪聲,但內部反饋電阻值無法改變,所以不可能測量ADA4950-1的電流噪聲。歡迎轉載,本文來自電子發燒友網(http://www.elecfans.com )

  圖2所示的是測量結果,測量100 kHz及以下的噪聲使用的是Stanford Research Systems SR785,測量100 kHz以上的噪聲使用的是Agilent E4440 PSA頻譜分析儀。

  

測量結果 www.elecfans.com

 

  圖2. 測試結果

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