半導(dǎo)體噪聲可避免還是避不開[下]

2013-11-28 11:07 來源:電子信息網(wǎng) 作者:蒲公英

如何理解數(shù)據(jù)手冊中的噪聲指標(biāo)

器件的噪聲指標(biāo)一般列在數(shù)據(jù)資料的電氣特性(EC)表或典型工作特性(TOC)部分。特別注意:噪聲屬于“典型”特性指標(biāo),因此是“非擔(dān)?!敝笜?biāo)。噪聲指標(biāo)的意義僅僅是提供一個(gè)合理的估算值。

時(shí)域指標(biāo)

數(shù)據(jù)手冊通常以特定帶寬范圍內(nèi)電壓的形式給出噪聲,有峰-峰電壓和/或電壓RMS值。例如,圖9所示為MAX6129_21電壓基準(zhǔn)給出的噪聲電壓。

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圖9:MAX6129_21電壓基準(zhǔn)數(shù)據(jù)手冊給出的噪聲指標(biāo)。

所列的第一項(xiàng)噪聲指標(biāo)30μVP-P為閃爍或1/f噪聲,根據(jù)“條件”一欄中標(biāo)注的低頻信息(0.1Hz至10Hz)可看出這一點(diǎn)。注意,由于直流應(yīng)用最關(guān)心該頻帶范圍的噪聲,主要考慮事項(xiàng)是峰值誤差,所以該噪聲以μVP-P(而非μVRMS)給出。

以上的第二項(xiàng)噪聲指標(biāo)以μVRMS給出,在較寬、較高頻帶(10Hz至1kHz)測得,其中主要是白噪聲,1/f噪聲可忽略不計(jì)。注意,由于交流應(yīng)用最關(guān)心較寬頻帶范圍的噪聲,主要考慮事項(xiàng)是信噪比(SNR),所以該噪聲以μVRMS(而非μVP-P)給出。SNR測量噪聲以RMS給出。

ADC和DAC數(shù)據(jù)手冊給出的噪聲電壓指標(biāo)看起來非常相似,因?yàn)檫@些指標(biāo)都在電壓基準(zhǔn)數(shù)據(jù)手冊中。

頻域指標(biāo)

也可能以標(biāo)定頻率處或附近的頻譜密度(ND)給出噪聲指標(biāo)。例如,圖10所示為MAX6126_21電壓基準(zhǔn)數(shù)據(jù)資料給出的噪聲密度。

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圖10:MAX6126_21電壓基準(zhǔn)噪聲指標(biāo)。

由于噪聲密度總是隨頻率變化,所以在特定頻率下給出,該頻率稱為標(biāo)定頻率。標(biāo)定頻率在EC表的“條件”一欄中給出。MAX6126中,標(biāo)定頻率1kHz下的噪聲密度為60nV/√Hz。其它常見標(biāo)定頻率有10kHz、100kHz和1MHz。

利用EC表中給出的噪聲譜密度(ND)和工作頻率上限(Fh)及下限(Fl),可估算出任意帶寬內(nèi)的噪聲電壓:

g8


式8不包括閃爍噪聲,因此僅適用于高于拐點(diǎn)頻率的頻帶(Fl >> Fc)。

然而,如果給定噪聲譜密度(ND)和拐點(diǎn)頻率(Fc),可預(yù)測任意頻帶內(nèi)的噪聲電壓。這些指標(biāo)可在器件的EC表或數(shù)據(jù)資料TOC部分的Noise Spectral Density over Frequency中找到。

例如,MAX6143電壓基準(zhǔn)數(shù)據(jù)手冊的TOC部分包含以下噪聲譜密度曲線(圖11)。

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圖11:MAX6143噪聲譜密度曲線。

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半導(dǎo)體噪聲

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