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器件的1/f噪聲有點嚇唬人

冬至配餃子 ? 來源:硬件電路設計與研究 ? 作者:scuzy ? 2023-10-12 11:23 ? 次閱讀

放大器噪聲計算中,器件的其中一個噪聲是1/f噪聲,噪聲譜密度是頻率的倒數,那么我們在設計直流放大器時,頻率越低豈不噪聲越大,直流時器件豈不有產生無窮大噪聲功率的可能?這是不可能的。

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根據這個數據曲線,我們可以計算出前面的k2,方法又很多種,在以后推文中具體介紹,現在只搬出結果:

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這些注釋,都是偶當年給學生講課時隨手加的,以后再解釋。

現在假設計算上限頻率為10khz,為啥不取100MHz?因為沒有意義,1/f噪聲功率隨著頻率是每十倍頻10db快速下降的,中高頻主要是白噪聲,極低頻區域才是1/f噪聲起作用,1/f噪聲又俗稱粉紅噪聲,下圖是某測試噪聲的波形圖:

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其中緩慢變化的趨勢和骨架才是1/f噪聲,而快速雜亂的是白噪聲,任何實際測試的波形圖一般都包括1/f和白噪聲混在一起的,雖然上圖標的是1/f flicker noise,但是只有骨架和緩慢變化趨勢對應著1/f噪聲!

現在回到起點,我們來確定計算下限fL。fL越低表示啥意思?表示你測試觀察的頻率越低,好像是廢話,別急!觀察到越低的頻率,就是說觀察周期要越

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的老化、溫漂影響大!實際上工作時,我們都是只考慮系統通頻帶的下限,比如直流放大器0.1hz就差不多了,不需要到31.7 nHz這么低,低的都無法測試了,

直流放大器的通頻帶不是從0hz開始嗎?為啥不從0hz計算下限?因為下限越低意味著測試觀察時間越長,你一個設備又不是24小時開機,開幾小時咱就最多觀察幾小時,從0計算意味著你要從宇宙誕生開始觀察到無窮無盡為止,這是毫無意義和荒謬的!你的電子設備能連續開機3年,就已經是奇葩中的奇葩了。

當計算頻率太低時,器件溫漂、老化的影響都超過1/f了,現在把下限定位0.1hz,再算算看,則:

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所以,以后計算1/f噪聲,就別再擔心接近0頻率時,1/f的譜密度趨于無窮大,其實那就是嚇唬嚇唬你,沒啥影響,取個十幾赫茲,最多0.1hz就已經顯現了你的足夠保守和足夠謹慎了,取到接近于0,只能說明你被嚇唬住了。

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