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高阻器件低频噪声测试技术与应用研究--低频噪声测试技术理论(三)

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2.2低频噪声特性及测试技术要求

低频噪声信号有着一些与信号测试领域中的其他传统信号不一样的特性。其中最主要的特性就是其信号的幅度极其微弱。低频噪声信号其本质是一种叠加在其他直流物理量之上的微弱噪声,因而其物理量非常小。常见的电压噪声的功率谱密度仅在10 -8 V 2 /Hz到10 -18 V 2 /Hz之间。金属膜电阻以及其他一些体内电流密度非常均匀的电子元器件的低频噪声量级会更小。

低频噪声信号幅值的微弱导致了它具备另一个特性:信号对空间电场和交流电的干扰非常敏感。当我们在观察低频信号的功率谱密度时,通常会看到如下的图像:

图2.6中Y轴为电流的功率谱密度,单位为A 2 /Hz.从图2.6中可以看出在50Hz、150Hz以及更高的谐波频率上可以看到明显的尖峰,这是由于在测试时引入了50Hz的交流信号干扰。干扰的原因可能是由于测试时系统中的其他设备采用了交流信号源。比如在利用高温箱测试样品在高温下的噪声特性时,高温箱的电源采用了交流电,从而引入了干扰。

图2.7的情况是由空间电场的影响导致的。测试中,如果将器件或测试电路暴露在无信号屏蔽的环境中,周围环境中的其他无线电信号的强度一般会大于微弱的噪声信号,窜入测试系统成为干扰。

2.2.2测试技术要求

低频噪声具有的各种特性对低频噪声测试技术提出了一些特殊要求,来确保测试过程的顺利和测试结果的准确。

(1)针对不同的样品要选择不同的测试物理量

在测试电子器件的低频噪声时,人们通常会选择测试器件的电压噪声或是电流噪声这两种物理量之一。

电压噪声参量是目前测试大多数器件时所选择的测试参量。然而在测试钽电容这种等效绝缘阻抗达到100MΩ以上的阻抗极高的特殊器件时,我们必须选择使用电流放大器测试其电流噪声。具体原因从下面的噪声测试电路分析中可以看

在测试电子器件的低频噪声时,人们通常会选择测试器件的电压噪声或是电流噪声这两种物理量之一。