在第 5 部分我們介紹了不同類型的噪聲測量設(shè)備,。我們將在第 6 部分討論與噪聲測量相關(guān)的參數(shù)和操作模式,。在這里我們將列舉一些實(shí)際應(yīng)用的例子，來說明如何使用該設(shè)備對第 3 部分及第 4 部分所描述的電路進(jìn)行測量,。

　　屏蔽：

　　測量固有噪聲時(shí),，消除外來噪聲源是很重要的。常見的外來噪聲源有：電源線路“拾取”（“拾取”是指引入外來噪聲,，比如 60Hz 噪聲）,、監(jiān)視器噪聲、開關(guān)電源噪聲以及無線通信噪聲,。通常利用屏蔽外殼將所測電路放置于其中,。屏蔽外殼通常由銅、鐵或鋁制成,，而重要的是屏蔽外殼應(yīng)與系統(tǒng)接地相連,。

　　一般來說，電源線纜和信號線纜是通過外殼上的小孔連接到屏蔽外殼內(nèi)電路的,。這些小孔盡可能地小,，數(shù)量也要盡可

能地少，這一點(diǎn)非常重要,。實(shí)際上,，解決好接縫、接合點(diǎn)以及小孔的（電磁）泄露,，就可以實(shí)現(xiàn)較好的屏蔽效果,。 [1]

　　圖 6.1 舉例顯示了一種極易構(gòu)建且非常有效的屏蔽外殼，該屏蔽外殼是采用鋼漆罐制成的（這些材料可從絕大多數(shù)五金商店買到,，而且價(jià)格也不高）,。漆罐有緊密的接縫，并且罐蓋的設(shè)計(jì)可以使我們方便地接觸到所測電路,。請注意,，I/O 信號是采用屏蔽式同軸線纜進(jìn)行連接的，該同軸線纜采用 BNC 插孔-插孔式連接器將其連接到所測試的電路,；BNC 插孔-插孔式連接器殼體與漆罐進(jìn)行電氣連接,。外殼唯一的泄露路徑是將電源連接到所測電路的三個(gè)香蕉插頭 (banana connector)。為了實(shí)現(xiàn)最佳的屏蔽效果，應(yīng)確保漆罐密封緊固,。

　　圖 6.2 為測試用漆罐裝配示意圖

圖  6.1：使用鋼漆罐進(jìn)行測試

圖 6.2：測試用漆罐裝配示意圖

　　檢測噪聲底限

　　一個(gè)常見的噪聲測量目標(biāo)是測量低噪聲系統(tǒng)或組件的輸出噪聲,。通常的情況是，電路輸出噪聲太小,，以至于絕大多數(shù)的標(biāo)準(zhǔn)測試設(shè)備都無法對其進(jìn)行測量,。通常，會在所測試電路與測試設(shè)備之間放一個(gè)低噪聲升壓放大器 (boost amplifier)（見圖 6.3）,。采用該種配置的關(guān)鍵是升壓放大器的噪聲底限要低于所測電路的輸出噪聲,，從而使得所測電路噪聲能在測量中反映出來。經(jīng)驗(yàn)規(guī)則顯示,，升壓放大器的噪聲底限應(yīng)比所測電路輸出端的噪聲小三倍,。在下文中將給出該規(guī)則的理論解釋,。在進(jìn)行噪聲測量時(shí),，對噪聲底限進(jìn)行檢測是特別重要的一個(gè)步驟。通常情況下,，噪聲底限是通過將增益模塊或測量儀器的輸入短路而測得的,。第 5 部分詳細(xì)闡述了不同類型設(shè)備的噪聲底限測量。若不能檢測出噪聲底限,，通常會導(dǎo)致錯(cuò)誤的結(jié)果,。

圖  6.3：常用的測量技術(shù)

圖  6.4：測量噪聲底限

　　噪聲底限說明

　　為獲得最佳測量結(jié)果，測量系統(tǒng)的噪聲底限相對于所測的噪聲水平而言,，應(yīng)是可以忽略不計(jì)的,。一個(gè)常用的經(jīng)驗(yàn)規(guī)則是確保噪聲底限至少比所測的噪聲信號小三倍。圖 6.5 顯示了如何對所測電路的噪聲輸出和噪聲底限進(jìn)行矢量增加操作 (add as vector),。圖 6.6顯示了假設(shè)所測噪聲比噪聲底限大三倍的誤差分析,。使用該經(jīng)驗(yàn)規(guī)則所得出的最大誤差是 6%。若噪聲底限比所測噪聲小 10 倍,，并進(jìn)行同樣的計(jì)算,，則誤差將為 0.5%。

圖 6.5：噪聲向量加

圖  6.6：噪聲底限誤差（單位：百分比）

　　使用真有效值 (RMS) 表對OPA627 示例電路進(jìn)行測量

　　回憶一下在第 3 部分和第 4 部分我們分析了一款使用 OPA627 的非反相運(yùn)算放大器電路?，F(xiàn)在我們將闡述如何使用一個(gè)真有效值 (RMS) 表對該噪聲進(jìn)行測量,。圖 6.7 闡明了 OPA627 的測試配置。請注意,，此測試配置的所測結(jié)果與第 3 部分和第 4 部分計(jì)算及模擬數(shù)值基本吻合（計(jì)算結(jié)果為 325uV,，測量結(jié)果為 346uV）。圖 6.8 說明了噪聲測量的詳細(xì)步驟,。

圖 6.7：使用一個(gè)真有效值 (RMS) 表對 OPA627 電路噪聲進(jìn)行測量

　　1.檢驗(yàn)測量設(shè)備（例如,，真正的 RMS 數(shù)字電壓表）的噪聲底限，通常此項(xiàng)工作是通過短接設(shè)備輸入完成的。

　　2.檢查參數(shù),，以確保測量設(shè)備有合適的帶寬和讀數(shù)精度,。檢查設(shè)備說明書，看是否有可對讀數(shù)進(jìn)行優(yōu)化的特殊操作模式,。

　　3.將測試電路放置于屏蔽外殼內(nèi),。該外殼應(yīng)連接到信號接地，并確保最小化外殼上切割的任何孔洞,。

　　4.在條件允許的情況下使用電池電源以最小化噪聲,。線性電源也屬于低噪聲電源。開關(guān)電源通常噪聲很大,，并可能是應(yīng)用中主要的噪聲來源,。

　　5.使用屏蔽線纜將所測電路連接到測量設(shè)備。

　　6.確保電路正常工作,。在我們的例子中,，OPA627 的典型失調(diào)電壓為 40uV，電路增益為 100,，因此您將看到 4mV 的直流輸出電壓,。當(dāng)然，由于設(shè)備的不同,，這一數(shù)值也會變化,，但是您不會看到若干伏特的輸出。

　　7.使用不同的儀表對噪聲進(jìn)行測量,，并比較結(jié)果,。使用示波器和真正的 RMS 數(shù)字電壓表是一個(gè)很好的方法，因?yàn)槟梢栽谑静ㄆ魃峡吹讲ㄐ?。示波器上的波形將告訴您是否存在白噪聲,、1/f 噪聲、60Hz 噪聲“拾取”,，或振蕩,。示波器也會讓您對峰至峰噪聲水平有粗略概念。另一方面,，真正的 RMS 數(shù)字電壓表并不給出噪聲類型信息,，但是會給出準(zhǔn)確的 RMS 噪聲數(shù)值。頻譜分析儀在噪聲分析中也是一個(gè)很好的工具,，因?yàn)樗梢砸噪x散頻率形式顯示所有的問題（例如,，噪聲拾取、或噪聲峰化）,。

　　8.在條件允許的情況下將測量結(jié)果與計(jì)算和模擬結(jié)果進(jìn)行比較,。通常計(jì)算結(jié)果和測量結(jié)果會有很好的一致性。

　　圖 6.8：測量噪聲步驟　　使用示波器測量 OPA627 示例電路

　　圖 6.9 顯示了如何使用一個(gè)示波器對第 3 部分和第 4 部分的電路進(jìn)行測量。使用時(shí),，觀察示波器上的噪聲波形并估計(jì)峰至峰數(shù)值,。假設(shè)噪聲是呈高斯分布（也稱正態(tài)分布）的，則您可以將其除以 6,，以獲得 RMS 噪聲的近似值（關(guān)于詳細(xì)情況見第 1 部分）,。所測的示波器近似輸出為 2.4mVp-p，因此 RMS 噪聲為 2.4mVp-p/6=400uV rms,。這與第 3 部分和第 4 部分的計(jì)算和模擬數(shù)值相比,，有很好的一致性。（計(jì)算值為 325uV,，測量值為 400uV）,。

圖  6.9：用示波器測量 OPA627 電路噪聲