为什么在噪声发生器中使用LNA?


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此Maxim应用笔记中,齐纳二极管的雪崩噪声由两个级联的LNA(低噪声放大器)放大:

白噪声发生器

您可以猜出我的问题是:如果首先要噪声,为什么要使用低噪声放大器?普通运算放大器不会产生白噪声吗?


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运算放大器肯定会产生噪声,但绝不会是噪声。通过放大一个已知为白色的信号源,您可以确信它确实是白噪声。
康纳·沃尔夫,

Answers:


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运放中的大多数噪声,例如热噪声肖特基噪声(“散粒”噪声)是白色的,即具有平坦的频谱,但是例如闪烁噪声(又称为1 / f噪声)则不是。MAX2650的总体噪声较低,无论是白色还是彩色。

但是,即使总体噪声接近白色,也可能有其他原因不选择运算放大器,而且它们也不总是技术性的。制造商的
应用说明不仅仅是为客户提供服务。它们也是(主要是)宣传工具,用于将制造商的产品放在聚光灯下。Maxim的市场营销人员可能认为MAX2650没有引起足够的重视。


进一步阅读
该TI文档为您提供有关运放噪声的更多信息。


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无法保证会有一个很好的答案。这是一个“设计思想”,看来它可能是基于杂志电路的思想。设计师的推理并不能保证是圣笔

目的是使用尽可能提供真正随机噪声的噪声源。他指出

  • 在此源电流范围内,噪声功率在±1dB范围内随机变化。在齐纳二极管击穿现象中,雪崩噪声似乎胜过其他噪声源,例如散粒噪声(与电流成比例),闪烁噪声和热噪声。

运算放大器不会将雪崩噪声作为主要噪声源。

他的图2(复制如下)进一步说明了这一点。

  • 底部曲线是所有电源关闭时的系统输出。
  • 中间曲线(幅度随频率增加而上升)是在运放上加电但在齐纳管上没有电源的系统。
  • 上升曲线(幅度随频率增加而下降)是齐纳噪声源激活时的输出。

白噪声发生器输出频谱

可以断言,在关闭电源的情况下可获得最佳结果,但幅度比最终结果低46 dB +,并且信号源定义不清(最好)。

仅运算放大器的曲线总体上与最终结果一样平坦(但斜率相反),但在选定的点和某些非常重要的偏移(5个左右的尖峰为15 dB +,更多的5 dB +和更多的尖峰)具有更大的变化。一般变化的程度,几乎不表示真正的白噪声源。

最终曲线总体上更接近于平坦,除了随频率的下降幅度通常可以轻松补偿外。值得注意的是,在许多频率上有许多次要峰值(2至5 dB范围),这些峰值恰好对应于仅运算放大器响应中的主要峰值。这表明它们是基本系统的属性,而不是齐纳源的属性,并且是基本放大器的噪声输出缺点限制了整体性能-这是低噪声设备合理的一个很好的指标。

就是说,在1 MHz处约1.3格处出现明显的尖峰,在仅运算放大器的图中给出了约20 dB的尖峰,而在最后的图中给出了10 dB的尖峰,表明某种程度的外部噪声源。在对数刻度〜2.1MHz上,频率约为1至10MHz的1.3 / 4 = 0.325。这可能是测试设备中的IF频率(1.6 MHz?)。同样,仅在20 Mhz-80 MHz运算放大器范围内的高幅度窄范围尖峰表明测量系统或运算放大器的寄生响应。

有趣的是,在80-100 MHz范围内,仅运放响应的突然变化,几乎没有噪声尖峰,并且普遍变化较大,在最终输出中在相同程度上反映任何情况。

总体而言,运放噪声似乎是最终结果不理想的主要因素。如果从最终结果中减去在运算放大器响应中观察到的“误差”,则将产生优越得多的噪声源。由于对于低噪声运算放大器而言,这是正确的,因此看来,较高噪声的设备可能会产生更差的结果。


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好的,我留你的参考。但是出于删除sig的相同原因,它很可能会被mod删除。我曾经想过也要添加这样的个人参考,但是后来我想到,如果每个人和他的妹妹都添加这样的代码,就会变成一团糟。所以我不这样做。相反,我将参考文献保留在PC上,并带有指向答案的链接。手!
stevenvh 2011年

出于好奇,参考的目的是什么?
drxzcl 2011年

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主持人-关于“被问到”的问题-我们现在不都生活在永恒中,那样也许很好。
罗素·麦克马洪

RE“可以说,最好在关闭电源的情况下获得最佳结果”,这可能是三个曲线中最平坦的,但它可能是对频谱分析仪本身的输入参考噪声的测量,因此,它并不是很好的测试源其他设备。
Photon

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他们本可以使用任何运算放大器来完成这项工作。进入第一个运算放大器时,二极管产生的噪声是如此之高(比热噪声高约40dB),以至于“信号”(此处为所需的噪声)信噪比已经确定,并且没有运算放大器的选择会改变或上色。


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从拉塞尔答案中的曲线以及MAX2650放大器的18.3 dB规定增益来看,放大之前的齐纳噪声似乎约为-86 dBn。或比分析仪的本底噪声高约10 dB。您如何计算40 dB?
Photon
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