如何用示波器测准噪声?总的原则就是,最小化测量过程中引入的噪声。假如待测电路噪声为1.6mVpp,而示波器底噪声就有2mVpp,它如何能测出那么小的噪声呢?
就像用卷尺测身高时一定要把尺子拉直,垂直于地面;人也要站直,不要昂头等。因此,想要测准什么,并非像我们想的那么简单,有诸多因素要考虑到,否则费了很多功夫测出的结果也是无效的。
本文主要整理如何最小化示波器的本底噪声,以及测试过程中引入的噪声。因为最近才意识到以前测试一块电路板噪声时,忽略了示波器的本底噪声,可能测试结果是偏大的,所以特别查了一些资料才搞清楚这个问题。
1.最小化示波器本底噪声
表1是我根据TI精密实验室运放噪声相关资料整理得出的。噪声测量时首先要明白你设计的电路里哪些噪声是主要分量。如果电路带宽为300Khz,那么AC耦合即可,因为这个频率下,1/f噪声完全可忽略。如果你的电路带宽只有10Hz,那么只能DC耦合,因为示波器AC耦合电路中会有一个60Hz的高通滤波器,以滤除工频干扰。
同轴线质量参差不齐,劣质同轴线通常会引入RF噪声即高频噪声,你会在噪声测试结果里会看到很多尖刺。
总是用短接帽测示波器底噪的原因是,我们用1MΩ输入电阻测噪声时,高输入电阻可能会耦合进外部噪声(通常是低频噪声)。总之,务必保证我们设计的电路板噪声,最小要大于三倍的示波器底噪,否则示波器测量结果就是不可信的,通常会偏大。就像我们用1mm精度的尺子去测um级别的对象,如何能测准呢?
时间轴选多少合适也是有讲究的。如果我们设计的电路带宽很高,比如300KHz,可忽略1/f噪声时,那么时间轴设置成100us/div即可,10个div即1ms;宽带噪声一般在1KHz以上。同时,我们也要把时间轴拉长,比如10ms/div、1s/div等,查看是否有低频干扰等。多个角度查看噪声才更踏实。
表1 用示波器测量噪声的注意事项
序号