【導(dǎo)讀】長(zhǎng)期用于消費(fèi)類(lèi)電子產(chǎn)品的發(fā)光二極管(L E D)，最近也開(kāi)始用于汽車(chē)照明領(lǐng)域，用來(lái)提供信號(hào)功能、日間行駛燈和車(chē)內(nèi)照明。隨著這項(xiàng)照明技術(shù)日益普及，制造商也在不斷研究新的應(yīng)用方式，以便充分發(fā)揮LED前大燈和尾燈時(shí)尚美觀的優(yōu)勢(shì)。由隨機(jī)小電壓構(gòu)成的噪聲可能很難測(cè)量，實(shí)驗(yàn)室儀器本身的噪聲使測(cè)量問(wèn)題進(jìn)一步復(fù)雜化。
測(cè)量噪聲時(shí)，常常要使用專(zhuān)門(mén)的技術(shù)。例如，放大器通常配置為高 閉環(huán)增益，以使放大輸入噪聲便于測(cè)量。但是，低固定增益差分放大器的噪聲測(cè)量面臨著更大的問(wèn)題，它集成反饋和增益電阻，不方便 使用高增益配置。此外，為了與頻譜分析儀接口，需要進(jìn)行差分單端轉(zhuǎn)換。第二級(jí)放大器可以提供增益并執(zhí)行差分單端轉(zhuǎn)換，巧妙地解決上述兩個(gè)問(wèn)題。
圖1顯示可選 增 益（1、2或3）差分放大器 ADA4950-1 后接低噪聲、低失真運(yùn)算放大器 AD8099。lA D8099將差分輸出轉(zhuǎn)換為單端信號(hào)，增 益設(shè)為10。與A D A 4 9 5 0 -1相比，A D8099的1n V/√H z等效輸入電壓噪聲可忽略不計(jì)。A D A 4 9 5 0 -1 的輸出放大10倍，其噪聲也成比例放大。利用0.5pF補(bǔ)償電容和10倍增益，A D8099具有足夠的帶寬來(lái)測(cè)量A D A 4 9 5 0 -1 的噪聲；在系統(tǒng)的頻率響應(yīng)開(kāi)始滾降之前，工作頻率最高可達(dá)10 MHz。
圖1. 利用低噪聲、低失真運(yùn)算放大器A D8099測(cè)量可選增益差分放大器ADA4950-1的噪聲
AD8099的輸出電壓為:
(1)當(dāng)輸入接地時(shí)，測(cè)得的A D8099噪聲貢獻(xiàn)視為測(cè)量系統(tǒng)的噪底，然后測(cè)量包括A D A 4 9 5 0 -1的總輸出噪聲，A D A 4 9 5 0 -1 的噪聲即為RSS（和的平方根）方法，用總噪聲減去A D8099的噪聲貢獻(xiàn)。如式2所示；其中Vn1為A DA 4 9 5 0 -1的輸出噪聲， Vn2為AD8099的輸出噪聲。
總輸出噪聲為：
(2)為了精確測(cè)量系統(tǒng)噪聲，還采用了其它幾項(xiàng)技術(shù)：
● 測(cè)量AD8099的噪聲時(shí)，其輸入通過(guò)SMA連接器接地，SMA連接器的芯線對(duì)連接器的接地引腳短路。此外，SMA 連接器焊在一起，直接在連接器上形成共用接地連接，而不是通過(guò)電路板。
● D8099和ADA4950-1使用模擬控制電源。與數(shù)字控制電源相比，模擬控制電源能更好地抑制60Hz電力線耦合的噪聲和諧波。
● 所有鄰近儀器均關(guān)閉，除非測(cè)量需要使用。這可以最大程度減少由這些儀器控制器數(shù)字電路而產(chǎn)生的振蕩，這些振蕩可以通過(guò) 空氣耦合至放大器。出于同樣的原因，使用4英尺電纜將電路板連接到頻譜分析儀，頻譜分析儀會(huì)拾取顯示器的刷新頻率，從 而影響AD8099的輸出。
● 為使A D8099的噪聲貢獻(xiàn)較小，使用低值電阻 (RF = 2 5 0 ? ; RG= 25 ? ) 配置其增益。較低的值會(huì)引起A D8099 振蕩。當(dāng)用短電纜將ADA4950-1與A D8099 相連時(shí)，在250 M Hz時(shí)可觀察到振蕩。當(dāng)使用1英尺電纜時(shí)，振蕩消失。
AD8099本身的噪聲貢獻(xiàn)非常小：
(3)其中vn為輸入電壓噪聲，ni+和ni-為AD8099的輸入電流噪聲。
因?yàn)樾枰粋€(gè)大反饋電阻來(lái)放大該噪聲，但內(nèi)部反饋電阻值無(wú)法改變，所以不可能測(cè)量A DA 4 9 5 0 -1的電流噪聲。
圖2所示的是測(cè)量結(jié)果，測(cè)量100kHz及以下的噪聲使用的是Stanford Research S ys tems S R785，測(cè)量100 k H z 以上的噪聲使用的是A gilen t E4440 PSA頻譜分析儀。
圖2. 測(cè)試結(jié)果
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