噪声:电路也有无法消除的随机量
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电阻热噪声、器件散粒噪声和低频闪烁噪声限制微弱信号测量。噪声不是一条固定波形,要用功率谱密度、带宽和统计量描述;示波器上的抖动还可能混有外界干扰。
热噪声与带宽
电阻开路电压均方根噪声随温度、电阻和带宽平方根增长。增加带宽会收进更多噪声;滤波降低噪声同时也可能削弱信号和响应速度。
谱密度单位
电压噪声密度常用V/√Hz,功率谱密度用V²/Hz。把密度在频带内平方积分再开方得到总RMS,不能直接乘带宽而漏平方关系。
噪声叠加
不相关噪声源按均方相加,不是幅度直接相加;相关源需保留交叉项。把每个源传到同一参考点后才能比较。
噪声系数
前级增益与噪声对系统最关键,Friis公式说明低噪声前端为何重要。高增益也会压缩或饱和,需兼顾动态范围。
测量陷阱
探头接地、供电纹波和工频耦合属于干扰而非器件本征噪声。用短接输入、屏蔽和频谱形状逐步区分。
低频1/f噪声不随带宽平方根简单缩放,积分下限由测量时长决定。报告噪声时必须说明频带、增益和输入端终端条件,否则RMS数字无法比较。
实验:测不同带宽下放大器输出RMS噪声,换算输入等效噪声并与理论预算比较。
小纸条
多个不相关噪声源为什么通常按均方而非幅度直接相加?