《電子技術應用》
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用電阻噪聲確定一個低噪聲放大器的特性
摘要: 如果知道或可以估計出一款低噪聲放大器的增益或噪聲帶寬,只使用幾只電阻和一只交流電壓表,就可以測出其它的規格。本例使用了Johnson方程,它描述的是一只電阻所生成的噪聲量。要找到缺失的參數,就要測量放大器的輸出噪聲電壓,此時,先將輸入短接,然后使用幾只不同值的電阻。可以從網上下載一個Excel電子表,用于計算增益或噪聲帶寬。
Abstract:
Key words :

  如果知道或可以估計出一款低聲放大器的增益或噪聲帶寬,只使用幾只電阻和一只交流電壓表,就可以測出其它的規格(參考文獻1)。本例使用了Johnson方程,它描述的是一只電阻所生成的噪聲量(參考文獻2)。要找到缺失的參數,就要測量放大器輸出噪聲電壓,此時,先將輸入短接,然后使用幾只不同值的電阻。可以從網上下載一個Excel電子表,用于計算增益或噪聲帶寬。

  測量開始時,將低噪聲放大器的輸入端短路,用電壓表測量噪聲電壓。然后,在放大器的輸入端每次插入一只電阻,再測量放大器輸出端的噪聲電壓。將測得的輸出噪聲電壓、每只電阻的阻值、環境溫度、已知或估計的低噪聲放大器增益,以及已知或估計的有效噪聲帶寬,輸入到電子表格內。

  電子表格使用每個電阻的測量值,繪出一個理想的“藍色”曲線,它表示了以nV/√H2為統一單位的Johnson噪聲(圖1)。對任何低噪聲放大器輸入電阻,可以對藍色曲線作出補償。圖中亦顯示了一個“綠色”曲線,它表示的是計算得出的放大器“超額”輸出噪聲,即所測得輸出減去與放大器無關的輸入相關噪聲。輸入相關噪聲是一種無關的噪聲信號,它會以噪聲電壓平方之和的平方根形式,加到所有額外輸入噪聲上。使用放大器的有效噪聲帶寬和增益值,通過短接放大器輸入端而測量輸出噪聲電壓,就可以找出放大器的輸入相關噪聲。

  可以用Agilent公司34410A這類萬用表,它有第二顯示的算術平均功能,填入測得的輸出噪聲值(參考文獻3)。當放大器通電時,將每只電阻連接到放大器輸入端后,將算術平均值清零;一般要等大約10秒至1分鐘時間,直到新平均值穩定下來;在噪聲電子表格中記錄下該電阻的平均值。用歐姆表功能測出實際的電阻值,并將其記在電子表格內。

  在表中記下輸入參數及測得的輸出噪聲值。猜測一下未知參數的初始值,然后加以修改,直到綠色曲線幾乎全部覆蓋理想的藍色曲線。當曲線覆蓋時,就會找到缺失的參數。然后,通過調整兩個參數,嘗試做假設分析。

  參考文獻

  1.Geller, Joseph M, “On Measuring the Effective Noise Bandwidth of a Filter,” 2007.

  2.Johnson, JB, “Thermal Agitation of Electricity in Conductors,” Physical Review, Volume 32, July 1928, pg 97.

  3.“34410A Digital Multimeter, 6½ Digit,” Agilent Technologies.

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