在第 5 部分我們介紹了不同類型的噪聲測(cè)量設(shè)備。我們將在第 6 部分討論與噪聲測(cè)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(lái)說(shuō)明如何使用該設(shè)備對(duì)第 3 部分及第 4 部分所描述的電路進(jìn)行測(cè)量。
屏蔽：
測(cè)量固有噪聲時(shí)，消除外來(lái)噪聲源是很重要的。常見(jiàn)的外來(lái)噪聲源有：電源線路“拾取”（“拾取”是指引入外來(lái)噪聲，比如 60Hz 噪聲）、監(jiān)視器噪聲、開(kāi)關(guān)電源噪聲以及無(wú)線通信噪聲。通常利用屏蔽外殼將所測(cè)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(lái)說(shuō)，電源線纜和信號(hào)線纜是通過(guò)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(cè)電路。請(qǐng)注意，I/O 信號(hào)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(cè)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(cè)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(cè)試用漆罐裝配示意圖
圖 6.1：使用鋼漆罐進(jìn)行測(cè)試
圖 6.2：測(cè)試用漆罐裝配示意圖
檢測(cè)噪聲底限
一個(gè)常見(jiàn)的噪聲測(cè)量目標(biāo)是測(cè)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(cè)試設(shè)備都無(wú)法對(duì)其進(jìn)行測(cè)量。通常，會(huì)在所測(cè)試電路與測(cè)試設(shè)備之間放一個(gè)低噪聲升壓放大器 (boost amplifier)（見(jiàn)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(cè)電路的輸出噪聲，從而使得所測(cè)電路噪聲能在測(cè)量中反映出來(lái)。經(jīng)驗(yàn)規(guī)則顯示，升壓放大器的噪聲底限應(yīng)比所測(cè)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(cè)量時(shí)，對(duì)噪聲底限進(jìn)行檢測(cè)是特別重要的一個(gè)步驟。通常情況下，噪聲底限是通過(guò)將增益模塊或測(cè)量?jī)x器的輸入短路而測(cè)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(cè)量。若不能檢測(cè)出噪聲底限，通常會(huì)導(dǎo)致錯(cuò)誤的結(jié)果。
圖 6.3：常用的測(cè)量技術(shù)
圖 6.4：測(cè)量噪聲底限
噪聲底限說(shuō)明
為獲得最佳測(cè)量結(jié)果，測(cè)量系統(tǒng)的噪聲底限相對(duì)于所測(cè)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(cè)的噪聲信號(hào)小三倍。圖 6.5 顯示了如何對(duì)所測(cè)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(cè)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(cè)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(duì)OPA627 示例電路進(jìn)行測(cè)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。現(xiàn)在我們將闡述如何使用一個(gè)真有效值 (RMS) 表對(duì)該噪聲進(jìn)行測(cè)量。圖 6.7 闡明了 OPA627 的測(cè)試配置。請(qǐng)注意，此測(cè)試配置的所測(cè)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(cè)量結(jié)果為 346uV）。圖 6.8 說(shuō)明了噪聲測(cè)量的詳細(xì)步驟。
圖 6.7：使用一個(gè)真有效值 (RMS) 表對(duì) OPA627 電路噪聲進(jìn)行測(cè)量
1.檢驗(yàn)測(cè)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(guò)短接設(shè)備輸入完成的。
2.檢查參數(shù)，以確保測(cè)量設(shè)備有合適的帶寬和讀數(shù)精度。檢查設(shè)備說(shuō)明書(shū)，看是否有可對(duì)讀數(shù)進(jìn)行優(yōu)化的特殊操作模式。
3.將測(cè)試電路放置于屏蔽外殼內(nèi)。該外殼應(yīng)連接到信號(hào)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(kāi)關(guān)電源通常噪聲很大，并可能是應(yīng)用中主要的噪聲來(lái)源。
5.使用屏蔽線纜將所測(cè)電路連接到測(cè)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(huì)變化，但是您不會(huì)看到若干伏特的輸出。
7.使用不同的儀表對(duì)噪聲進(jìn)行測(cè)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巍Ｊ静ㄆ魃系牟ㄐ螌⒏嬖V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(huì)讓您對(duì)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(huì)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(wèn)題（例如，噪聲拾取、或噪聲峰化）。
8.在條件允許的情況下將測(cè)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(cè)量結(jié)果會(huì)有很好的一致性。
圖 6.8：測(cè)量噪聲步驟 使用示波器測(cè)量 OPA627 示例電路
圖 6.9 顯示了如何使用一個(gè)示波器對(duì)第 3 部分和第 4 部分的電路進(jìn)行測(cè)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(jiàn)第 1 部分）。所測(cè)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(cè)量值為 400uV）。
圖 6.9：用示波器測(cè)量 OPA627 電路噪聲