传感器电路的低噪声信号调理

作者:Reza Moghimi,ADI公司应用工程经理

内容提要

在低功耗、低成本设计中,尽量降低系统噪声至关重要。为了从信号调理电路获得最低噪底和最佳性能,设计人员必须了解元件级噪声源并在计算模拟前端的总噪声时充分考虑这些噪声源——若要针对极小信号实现高分辨率,就必须能够透过数据手册上有限的噪声指标了解内在本质,这点至关重要。每个传感器都具有自身的噪声、阻抗和响应特性,因此将它们匹配到模拟前端是设计过程的一个重要部分。有多种方法可以计算电路的噪声——在执行噪声分析和计算之前,所有这些方法都应该先优化配置信号调理电路。如果有良好的运算放大器SPICE模型可用,则使用SPICE是最简便的方法。

精确的信号调理和高分辨率测量已不再局限于工业或仪器仪表应用。便携式消费电子设备的设计人员也需要将系统噪声降至最低。由于电池供电设备中的信号电压较小,因此这可能相当具有挑战性。系统精度取决于噪底。为了从信号调理电路获得最低噪底和最佳性能,设计人员必须了解元件级噪声源并在计算模拟前端的总噪声时充分考虑这些噪声源。

一些设计人员坚信选择噪声最低的元件可以解决其所有信号调理噪声问题。这种想法是一个好的起点,但是信号调理应用中采用的大部分IC放大器和基准电压源在数据手册中仅会给出几个有限频率处的噪声规格。因此,设计人员只能通过有限的信息来选择器件。他们不知道元件噪声来自哪里以及受哪些因素影响,噪声是否随着时间、温度和电路配置而变化,或是在选择噪声最低的器件前是否需要了解制造工艺。在当今的低功耗、低成本设计中,很多系统无法承受最昂贵的器件或通过提高功耗来降低噪声的器件。本文首先探讨了这些话题,然后为选择手头设计任务的最佳元件提供了指南。

详文请阅:传感器电路的低噪声信号调理

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