噪声的测量方法

噪声的测量方法

随着电路集成规模和信号频率的不断提高，以及对低功耗的追求，信号环境变得日益复杂。在这种背景下，精确测量小信号噪声变得尤为重要。本文将介绍如何使用示波器和不同探头进行噪声测量，帮助工程师获得更准确的测试结果。

常见噪声观测设备与探头选择

常见观测噪声的设备为示波器，而示波器在正确操作使用下测量精度为3％，且本身存在底噪。搭配不同的探头使用，观测到的噪声波形与数值截然不同。使用X10探头观测信号，会将示波器前端噪声X10混入信号。而X1探头/同轴线缆能以1：1的衰减比传输信号到示波器，也不需要再放大，避免了前端噪声的影响。

此外，若示波器最小垂直刻度1mV/div，使用X1探头/同轴线缆，依然能保持最小垂直刻度1mV/div。而使用X10探头，示波器最小垂直刻度10mV/div，且针对低于10mV内的噪声，无法有效得到准确的波形与数据。因此选用X1探头/同轴线缆观测噪声是最佳的示波器搭档。

测试案例：高压放大器HA-820A输出噪声

1. 测量设备的选择：无源探头X1挡位/同轴线缆
2. 示波器设置：高压放大器HA-820A带宽400kHz＜20MHz，设置带宽限制20MHz，屏蔽不必要的高频噪声，避免影响测试结果。使用同轴线、X10无源探头对比测试效果。
3. 调节合适的垂直刻度：使观测信号波形大小占据示波器屏幕80％。
4. 探头接地线尽量短：这样会减少接地线耦合其它干扰和噪声。根据被测信号的需求，若需高度准确的波形，在方便操作的情况下，可搭配接地弹簧。若不方便的操作接地弹簧，可将并列接地线缠绕探头，尽可能减少地线与其他干扰的耦合空间，一定程度上提高测试有效性。

测试HA-820A monitor输出噪声：

• 使用同轴线缆：噪声Vpp：4.640mV@1mV/div
• 使用X10探头测试：噪声Vpp：50.4mV@10mV/div

两者的测试结果对比，X10探头比同轴线缆测试结果偏大0.4mV,0.4mV相当于示波器前端噪声放大10倍介入其中。可见在需要做非常精准的测量的时候，应选择同轴线缆来测量，尽量减小测量误差。