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1/f 噪声――闪耀的烛光

运算放大器的1/f (one-over-f)低频区域噪声好像有一些神秘。1/f噪声也被称作闪烁噪声, 像一道闪烁的烛光。在示波器上使用慢扫描来观察1/f 噪声可以看到一条漂移的基线(如图1所示),因

运算放大器的1/f (one-over-f)低频区域噪声如同有一些奥秘。1/f噪声也被称作闪耀噪声, 像一道闪耀的烛光。在示波器上运用慢扫描来调查1/f 噪声能够看到一条漂移的基线(如图1所示),由于高频噪声叠加在较大的低频成分上。1/ f噪声一般被比喻为粉红噪声,相同提醒出较大的低频噪声成分。闪耀噪声经常在物理体系和生命科学中呈现。1/f 噪声和气候相同, 是一个缓慢改变的进程, 你或许需求很长的时刻才干观测到。我并不计划解说为什么1/f噪声会在半导体中存在——这是一个很深的主题!

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2014-9-12 11:12:46 上传

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闪耀噪声的频谱曲线以-10d B/十倍频的斜率下降,斜率是R-C网络单极点的一半。噪声电压的平方(或许功率)以1/f的斜率下降,噪声电压以1/ 的斜率下降。实践的斜率或许略微有些改变,可是这并不影响定论。

使用波峰和波谷来丈量闪耀噪声的办法看起来显得很蠢笨。你有必要在很长的周期内做均匀来得到一个合理的平稳值。0.1H z噪声的周期是10 秒,所以要较好地丈量低频段0.1Hz的噪声,你有必要对许多10秒的周期做均匀——五分钟或许更多。关于0.01Hz 的噪声,需求做更长时刻的均匀。假如你重复地丈量,你会发现丈量成果是不相同的。噪声是随机的而且1/f噪声比其他噪声更随机。

为了预算带宽f1到f2的整体噪声VB,咱们对1/f进行积分,得到一个频率比,f2/f1的自然对数成果。

公式.jpg

2014-9-12 11:12:46 上传

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需求细心考虑的几点:

· 每十倍频(或许其他稳定的频率比)带来相同的噪声。每上一个十倍频有更小的噪声密度,可是有更高的带宽。

· 从频谱曲线上,你能够推断出1/ f噪声跟着不断添加的时刻会无量地增大。的确是这样的,但这是十分缓慢的。0.1Hz到10Hz噪声是 Hz(周期为一年)到10Hz的近乎两倍。十年后会添加额定的6%。

· 滤除1/f噪声是有难度的,但并不是不或许的。0.1Hz到1KHz(四十倍频)的闪耀噪声滤除到10Hz(二十倍频)只是减少了3dB的噪声。低频噪声的电阻值有必要很小,由于较低的频率会使得%&&&&&%值较大,然后得到一个较小的截止频率。

运放噪声由1/f噪声和宽带(白噪声)组成。在1/f噪声较大的低频区,存在宽带噪声;在宽带噪声较大的高频区,存在1/f噪声。在转机频率区,这两种噪声随机相加,使得噪声有3dB的添加。

图2.jpg

2014-9-12 11:12:46 上传

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运放噪声是在带宽f1到f2内,别离对1/f噪声和宽带噪声积分,然后做均方根相加。

·闪耀噪声密度添加N倍时,转机频率添加N2。

· 虽然1/f噪声看起来比较大,可是从转机点的下一个十倍频程到上一个十倍频程的总噪声中白噪声起首要效果(平整噪声占了68%的份额)。

你能够下载一个Excel文件来预算1/f噪声和宽带噪声,它能够发生一个相似图2的图表。使用这个东西不断批改你的电路,你会对这个问题有一个更深入的知道。

虽然BJT输入级的运放(OPA211 )一般有更低的1/f噪声,但新一代模仿%&&&&&%工艺已大大改进了JFET和CMOS芯片。例如,OPA140 (JFET)、OPA376 (CMOS)运放别离有10Hz和50Hz的转机频率。斩波放大器经过批改失调电压改变简直消除了1/f噪声。

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