本文介绍了有效降低基准源噪声的方法和技术,旨在帮助读者学会如何将基准源的噪声水平减半,提高信号质量。
### 如何将基准源噪声减半
#### 一、引言
在电子系统设计中,基准电压源(简称基准源)作为许多电路的核心组件之一,其性能直接影响到整个系统的精度和稳定性。其中,低频1f噪声(LF噪声)尤其值得关注,因为它在10Hz以下的频率范围对信号质量造成显著影响,并且难以通过传统手段消除。本段落将详细介绍一种有效的方法来减少基准源噪声——通过使用低通RC滤波器和多路基准源串联的方式,将噪声水平减半。
#### 二、RC滤波器的作用及局限性
##### 2.1 作用
RC滤波器是一种简单的低通滤波器,能够有效减少高频噪声。当应用于电压基准源时,它可以通过阻止高频噪声进入系统来降低LF噪声的影响。
##### 2.2 局限性
然而,RC滤波器的设计并非没有挑战。为了有效减少LF噪声,通常需要较大的电容值。但较大的电容值会带来两个问题:
- 较低的泄漏电阻:这会导致形成一个不受控制的分压器,进而引入电压误差和长期不稳定性。
- 串联的大阻值电阻:此类电阻会产生额外误差,主要来源于漏电流造成的不期望压降以及电阻本身的热噪声。
#### 三、多路基准源串联降低噪声
为了克服RC滤波器的局限性,本段落提出了一种新的解决方案——多路基准源串联。此方法利用了多个电压源之间的相互独立性来降低总体噪声水平。
##### 3.1 原理
当多个电压源串联时,它们的直流电压线性叠加,而噪声则以均方根(RMS)方式叠加。具体而言,如果使用四个基准源,每个基准源相当于一个直流电压和一个噪声源,则最终输出将是直流电压的线性叠加,而噪声将以RMS方式叠加。这样做的结果就是可以显著降低总体噪声水平。
##### 3.2 实际应用
图1展示了四个2.5V基准源串联后的电路连接。为了确保整体性能,应选用高稳定性的金属薄膜电阻,并搭配低噪声、低输入失调电压和低温度系数的运算放大器。
##### 7.3 实验数据
表1和表2分别显示了使用MAX6037和MAX6143这两种不同类型的2.5V基准源时的实验结果。可以看出,使用四个基准源串联后,输出的噪声电压显著下降。特别是使用MAX6143时,噪声电压从单个基准源的大约0.52μVRMS降至串联后的0.27μVRMS。
#### 四、附加优势
除了降低噪声外,多路基准源串联还具有以下优势:
- 降低长期漂移:由于每个基准源都有其特定的噪声特性,在串联后可以互相抵消部分噪声,从而降低了因噪声引起的长期漂移。
#### 五、结论
通过本段落介绍的方法,我们能够有效地将基准源噪声减半。虽然RC滤波器是一种常用的解决方案,但在实际应用中存在局限性。相比之下,采用多路基准源串联不仅能够显著降低噪声水平,还能减少长期漂移,提高系统的整体性能。对于追求高精度和稳定性的电子设备来说,这是一种非常实用的技术。