Зачем использовать МШУ в генераторе шума?


14

В этой заявке Максима лавинный шум стабилитрона усиливается двумя каскадными МШУ (усилители с низким уровнем шума):

генератор белого шума

Вы можете догадаться, что мой вопрос: зачем использовать малошумящие усилители, если вы хотите шум в первую очередь? Разве обычные операционные усилители не производят белый шум?


5
Операционные усилители, конечно, производят шум, но он ни в коем случае не может быть белым . Усиливая источник, известный как белый, вы можете быть уверены, что это действительно белый шум.
Коннор Вольф

Ответы:


12

Большинство шумов в операционных усилителях, таких как термический шум и шум Шоттки («выстрел»), являются белыми , то есть имеют плоский спектр, но, например, фликкер-шум (он же шум 1 / f) - нет. MAX2650 будет иметь более низкий уровень шума , как белого, так и цветного.

Но даже если общий шум близок к белому, могут быть другие причины не выбирать операционный усилитель, и они не всегда являются техническими.
Замечания по применению от производителей предназначены не только для того, чтобы предложить покупателю услугу . Они также / главным образом рекламные средства для размещения продукции производителя в центре внимания. Может быть, маркетологи в Maxim подумали, что MAX2650 не привлекли достаточного внимания.


дальнейшее чтение :
этот документ TI рассказывает вам больше о шуме в операционных усилителях.


8

Там нет никакой гарантии, что есть полностью хороший ответ. Это «идея дизайна» и, кажется , она может быть основана на идее в журнале схемы. Рассуждения дизайнера не гарантированы священным писанием

НО

Цель состоит в том, чтобы использовать источник шума, который в максимально возможной степени обеспечивает действительно случайный шум. Он отмечает, что

  • В пределах этого диапазона тока источника мощность шума изменяется довольно случайно в пределах ± 1 дБ. Кажется, что при явлениях пробоя стабилитронов лавинный шум доминирует над другими источниками шума, такими как дробовой шум (который пропорционален току), фликкер-шум и тепловой шум.

Операционный усилитель не будет иметь лавинный шум в качестве доминирующего источника шума.

Его фигура 2 (скопированная ниже) еще раз подчеркивает это.

  • Нижняя кривая - выход системы при отключении питания.
  • Средняя кривая (возрастающая амплитуда с увеличением частоты) - это система с мощностью на операционном усилителе, но не на стабилитроне.
  • Верхняя кривая (падающая амплитуда с увеличением частоты) - это выход с активным источником шума Зенера.

Выходной спектр генератора белого шума

Возможно, лучший результат дается при всем отключении питания, но амплитуда на 46 дБ + ниже конечного результата, а источник плохо определен (в лучшем случае).

Кривая только для операционного усилителя в целом такая же плоская, как и конечный результат (но с противоположным наклоном), но имеет гораздо больше вариаций в выбранных точках и некоторые очень значительные отклонения (5 или около того пиков 15 дБ +, намного больше 5 дБ + и большой степень общей изменчивости. Едва ли это признак подлинного источника белого шума.

Итоговая кривая намного ближе к плоской в ​​целом, за исключением общей падающей величины с частотой, которую можно легко компенсировать. Примечательно, что на ряде частот имеется ряд второстепенных пиков (диапазон от 2 до 5 дБ), которые точно соответствуют основным пикам только в ответе операционного усилителя. Это указывает на то, что они являются атрибутами основной системы, а не источника стабилитрона, и что недостатки выходного шума основного усилителя ограничивают общую производительность - хороший показатель того, что устройства с низким уровнем шума оправданы.

Тем не менее, явный всплеск на частоте около 1,3 деления от 1 МГц, дающий примерно 20 дБ на графике только для операционного усилителя и 10 дБ на конечном графике, предполагает наличие внешнего источника шума некоторой величины. Частота составляет около 1,3 / 4 = 0,325 от 1 до 10 МГц в логарифмическом масштабе ~~~ = 2,1 МГц. Это может быть частота ПЧ в испытательном оборудовании (1,6 МГц?). Аналогичным образом, выбросы в узком диапазоне высокой амплитуды в диапазоне от 20 МГц до 80 МГц позволяют только измерять паразитные отклики системы или операционного усилителя.

Интересно, что внезапное изменение отклика только на операционный усилитель в диапазоне 80 - 100 МГц с небольшим количеством пиков шума и широкой общей изменчивостью не отражается нигде в той же степени в конечном выходе.

В целом кажется, что шум операционного усилителя является основным фактором неидеальности конечного результата. Если бы наблюдаемые «ошибки» в отклике операционного усилителя были вычтены из конечного результата, был бы получен намного более сильный источник шума. Поскольку это верно для операционных усилителей с низким уровнем шума, кажется вероятным, что устройства с более высоким уровнем шума дадут еще худший результат.


1
Хорошо, я оставлю вашу ссылку. Но он, вероятно, будет удален модом по тем же причинам, что и сиг. Когда-то я тоже думал о том, чтобы добавить личные ссылки, но потом подумал, каким будет беспорядок, если все и его младшая сестра добавят такие коды. Так что я не делаю этого. Вместо этого я сохраняю ссылку на своем компьютере со ссылкой на ответ. РУКА!
Stevenvh

Просто из любопытства, какова цель ссылки?
drxzcl

1
Модератор - «когда его спросят» - мы не все сейчас живем вечно, как бы это ни было приятно.
Рассел МакМэхон

RE «Возможно, лучший результат дается при всем отключении питания», это может быть самая плоская из трех кривых, но, вероятно, это измерение входного шума самого анализатора спектра, поэтому он не очень хорош в качестве источника для тестирования другие устройства.
Фотон

0

они могли бы использовать любой операционный усилитель, чтобы сделать работу. Генерируемый шум диода настолько высок, поступая в первый операционный усилитель (~ 40 дБ выше теплового шума), что отношение «сигнал» (здесь желаемый шум) к шуму уже твердо установлено, и выбор операционного усилителя не изменится или раскрась.


3
Судя по кривым в ответе Рассела и заданному усилению усилителей MAX2650 на 18,3 дБ, может показаться, что шум Зенера до усиления составляет около -86 дБн; или примерно на 10 дБ выше минимального уровня шума анализатора. Как вы думаете, 40 дБ?
Фотон
Используя наш сайт, вы подтверждаете, что прочитали и поняли нашу Политику в отношении файлов cookie и Политику конфиденциальности.
Licensed under cc by-sa 3.0 with attribution required.