构建存在纳伏级敏锐度的电压丈量体系会碰到良多计划挑衅，现在较好的运算缩小器能够实现低于1nV/ Hz的噪声机能(1 kHz)，但低频率噪声限度了能够实现的噪声机能为大概50 nV p-p（0.1 Hz至10 Hz频段内）。过采样跟均匀能够下降宽带噪声的rms奉献，但价值是就义了更高的数据速度，且功耗较高，但过采样不会降低噪声频谱密度，同时它对1/f区内的噪声无影响。别的，为防止来自后级的噪声奉献，就须要采取较年夜的前端增益，从而下降了体系带宽。假如不断绝，那么全部的接地反弹或烦扰都市呈现在输出端，并有可能损坏缩小器及其输入旌旗灯号的低外部噪声的局势。表示精良的低噪声仪表缩小器能够简化计划，并下降共模电压、电源稳定跟温度漂移惹起的残留偏差。本文援用地点：低噪声仪表缩小器AD8428供给2000 准确增益，具有处理这些成绩所必需的所有特征。AD8428 存在5 ppm/°C最年夜增益漂移、0.3 μV/°C最年夜掉调电压漂移、140 dB最小CMRR至60 Hz（120 dB最小值至50 kHz）、130 dB最小PSRR跟3.5 MHz带宽，合适低电平丈量体系。惹人注视的是该器件的1.3 nV/ Hz电压噪声(1 kHz)跟40 nV p-p噪声（0.1 Hz至10 Hz）机能，在极小旌旗灯号下存在高信噪比。两个额定的引脚可让计划职员转变增益或增添滤波器来下降噪声带宽。这些滤波器引脚还供给了下降噪声的奇特方式。01应用多个AD8428下降体系噪声图1 表现的电路设置可进一步下降体系噪声。四个AD8428 的输入跟滤波引脚相互短接，下降噪声至本来的二分之一。能够应用恣意一个仪表缩小器的输出来坚持低输出阻抗。此电路能够扩大从而下降噪声，下降的倍数为所用缩小器数的平方根。图1. 应用四个AD8428 仪表缩小器的降噪电路每一个AD8428 发生1.3 nV/ Hz折合到输入(RTI)的典范频谱噪声，该噪声与其余缩小器发生的噪声不相干。不相干的噪声源以方跟根(RSS)的方法叠加到滤波器引脚。另一方面，输入旌旗灯号为正相干。每一个AD8428 都呼应旌旗灯号在滤波器引脚上天生雷同的电压，因而衔接多个AD8428 不会转变电压，增益坚持为2000。02噪声剖析针对图2电路简化版本的剖析标明，将两个AD8428以此方法衔接能够下降噪声，下降的倍数为2。每一个AD8428的噪声都能够在+IN引脚上建模。为了断定总噪声，能够将输入接地，并应用叠加来组合噪声源。噪声源en1经200差分增益缩小，并达到前置缩小器A1的输出端。就这局部的剖析而言，输入接地时，前置缩小器A2的输出端无噪声。前置缩小器A1每个输出端与响应前置缩小器A2输出端之间的6 kΩ/6 kΩ电阻分频器能够采取戴维宁等效电路替换：前置缩小器A1输出端噪声电压的一半以及一个3 kΩ串联电阻。这局部就是下降噪声的机制。完全的节点剖析标明，呼应e n1 的输出电压为1000 × e n1 。因为对称，因而呼应噪声电压e n2 的输出电压为1000 × e n2 。e n1 跟e n2 幅度都即是e n ，而且将作为RSS叠加，招致总输出噪声为1414 × e n 。图2. 噪声剖析简化电路模子为了将其折合回输入端，就必需验证增益。假设在+INPUT跟–INPUT之间施加差分旌旗灯号VIN。A1第一级输出真个差分电压即是VIN × 200。同样的电压呈现在前置缩小器A2的输出端，因而不分频旌旗灯号进入6 kΩ/6 kΩ分频器，而且节点剖析标明输出为VIN × 2000。因而，总电压噪声RTI为e n × 1414/2000，等效于e n /2。应用AD8428的1.3 nV/Hz典范噪声密度，则两个缩小器设置所发生的噪声密度约为0.92 nV/Hz。应用额定的缩小器之后，滤波器引脚处的阻抗产生转变，进一步下降噪声。比方，如图1所示应用四个AD8428，则前置缩小器输出端到滤波器引脚之间的6 kΩ电阻后接三个6 kΩ电阻，分辨衔接每一个无噪声前置缩小器的输出端。如许便无效地创立了6 kΩ/2 kΩ电阻分频器，将噪声停止四分频处置。因而，正如猜测的那样，四个缩小器的总噪声便即是en/2。03停止噪声与功耗的衡量弃取重要的衡量弃取来自功耗与噪声。AD8428存在极高的噪声-功耗效力，输入噪声密度为1.3 nV/Hz（6.8 mA最年夜电源电流）。为了停止对照，斟酌低噪声AD797运算缩小器——该器件须要10.5 mA最年夜电源电流来到达0.9 nV/Hz。一个分破式G = 2000低噪声仪表缩小器采取两个AD797运算缩小器跟一个低功耗差动缩小器构建，须要应用21 mA以上电流，实现两个运算缩小器跟一个30.15 Ω电阻奉献的1.45 nV/Hz噪声RTI机能。除了良多缩小器并联衔接应用的电源斟酌要素外，计划职员还必需斟酌热情况。采取±5 V电源的单个AD8428因外部功耗会使温度回升约8°C。假如良多个器件凑近放置，或许放置在关闭空间，则它们之间会相互传导热量，需斟酌应用热治理技巧。04SPICE仿真SPICE电路仿真固然不克不及取代原型制造，但作为验证此类电路设想的第一步很有效。若要验证此电路，能够应用ADIsimPE仿真器跟AD8428 SPICE宏模子仿真两个器件并联时的电路机能。图3中的仿真成果标明该电路的表示与预期分歧：增益为2000，噪声下降30%。图3. SPICE仿真成果05丈量成果在任务台上丈量四个AD8428构成的完全电路。测得的RTI噪声频谱密度为0.7 nV/Hz (1 kHz)，0.1 Hz至10 Hz范畴内存在25 nV p-p。这比良多纳伏电压表的噪声都要更低。测得的噪声频谱跟峰峰值噪声分辨如图4跟图5所示。图4. 图1中电路的电压噪声频谱丈量值图5. 图1中电路测得的0.1 Hz至10 Hz RTI噪声06论断纳伏级敏锐度目的十分难以告竣，会碰到良多计划挑衅。对须要低噪声跟高增益的体系，AD8428仪表缩小用具有实现高机能计划所需的特征。别的，该器件奇特的设置容许将这个不平常的电路参加其纳伏级东西箱内。 　　申明：新浪网独家稿件，未经受权制止转载。 -->