半導體噪聲可避免還是避不開[下]

    2013-11-28 11:07 來源:電子信息網 作者:蒲公英

    如何理解數據手冊中的噪聲指標

    器件的噪聲指標一般列在數據資料的電氣特性(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,因此是“非擔保”指標。噪聲指標的意義僅僅是提供一個合理的估算值。

    時域指標

    數據手冊通常以特定帶寬范圍內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電壓基準給出的噪聲電壓。

    9


    圖9:MAX6129_21電壓基準數據手冊給出的噪聲指標。

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

    以上的第二項噪聲指標以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。注意,由于交流應用最關心較寬頻帶范圍的噪聲,主要考慮事項是信噪比(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數據手冊給出的噪聲電壓指標看起來非常相似,因為這些指標都在電壓基準數據手冊中。

    頻域指標

    也可能以標定頻率處或附近的頻譜密度(ND)給出噪聲指標。例如,圖10所示為MAX6126_21電壓基準數據資料給出的噪聲密度。

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    圖10:MAX6126_21電壓基準噪聲指標。

    由于噪聲密度總是隨頻率變化,所以在特定頻率下給出,該頻率稱為標定頻率。標定頻率在EC表的“條件”一欄中給出。MAX6126中,標定頻率1kHz下的噪聲密度為60nV/√Hz。其它常見標定頻率有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頻率的頻帶(Fl >> Fc)。

    然而,如果給定噪聲譜密度(ND)和拐點頻率(Fc),可預測任意頻帶內的噪聲電壓。這些指標可在器件的EC表或數據資料TOC部分的Noise Spectral Density over Frequency中找到。

    例如,MAX6143電壓基準數據手冊的TOC部分包含以下噪聲譜密度曲線(圖11)。

    11


    圖11:MAX6143噪聲譜密度曲線。

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    半導體噪聲

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