所有的电子线路都会产生白噪声和1/f噪声[1]。低频测量噪声通常主要由后者决定。锁定放大器的前端通常是1/f噪声的主导源。使用在直流反转法的仪器具有同样的问题。因此,比较锁定放大器与使用直流反转法仪器的噪声性能,实际上是比较它们前端电路的噪声性能。此外,对比时,必须考虑测试对象的电阻。
通常,生产商会给出白噪声[2]性能,但很少给出1/f噪声规格。做一个有效的对比,如图7所示,测量一经设定后,噪声等级也就决定了。另一个重要考虑是,是否使用系统电压噪声或电流噪声。图8是测试系统模型,其中Vn为系统电压噪声,In为电流噪声,Is为源电流。
图8 带电流和电压噪声源In和Vn的理想测试电路
当流经测试对象的功率等于系统的噪声功率时,信噪比[3]为一(任意测量目标)。这可表示为:
PDUT = I2S · RDUT = V2n/RDUT + I2n · RDUT
这个等式描述了图9中的V形曲线。当被测电阻较小时电压噪声占主导地位,测试对象阻值较大时电流噪声占主导地位。当测试对象的阻值RDOT等于Vn/In时,所需的功率最小。最终,仪器性能的主要决定因素就是在保证很好的测量前提下功率有多小。无论如何,重要的是记住,相对于中等阻值的测试对象,极大或极小的测试对象阻值在这些仪器中都会施加不同的限制。
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[1] 1/f噪声:http://www.keithley.com.cn/llm/a/32.html
[2] 2400-C型通用接触检查源表:http://www.keithley.com.cn/products/localizedproducts/currentvoltage/2400c
[3] 2520型脉冲式激光二极管测试系统:http://www.keithley.com.cn/products/dcac/currentvoltage/?mn=2520