用電阻噪聲確定低噪聲放大器的增益及噪聲帶寬

如果知道或可以估計(jì)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(guī)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(shù)，就要測量放大器的輸出噪聲電壓，此時(shí)，先將輸入短接，然后使用幾只不同值的電阻?？梢詮木W(wǎng)上下載一個(gè)Excel電子表，用于計(jì)算增益或噪聲帶寬。

測量開始時(shí)，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(huán)境溫度、已知或估計(jì)的低噪聲放大器增益，以及已知或估計(jì)的有效噪聲帶寬，輸入到電子表格內(nèi)。

電子表格使用每個(gè)電阻的測量值，繪出一個(gè)理想的“藍(lán)色”曲線，它表示了以nV/√H2為統(tǒng)一單位的Johnson噪聲(圖1)。對(duì)任何低噪聲放大器輸入電阻，可以對(duì)藍(lán)色曲線作出補(bǔ)償。圖中亦顯示了一個(gè)“綠色”曲線，它表示的是計(jì)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(guān)的輸入相關(guān)噪聲。輸入相關(guān)噪聲是一種無關(guān)的噪聲信號(hào)，它會(huì)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(guān)噪聲。

可以用Agilent公司34410A這類萬用表，它有第二顯示的算術(shù)平均功能，填入測得的輸出噪聲值。當(dāng)放大器通電時(shí)，將每只電阻連接到放大器輸入端后，將算術(shù)平均值清零;一般要等大約10秒至1分鐘時(shí)間，直到新平均值穩(wěn)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(shí)際的電阻值，并將其記在電子表格內(nèi)。

在表中記下輸入?yún)?shù)及測得的輸出噪聲值。猜測一下未知參數(shù)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(lán)色曲線。當(dāng)曲線覆蓋時(shí)，就會(huì)找到缺失的參數(shù)。然后，通過調(diào)整兩個(gè)參數(shù)，嘗試做假設(shè)分析。