如何理解数据手册中的噪声指标

如何理解数据手册中的噪声指标

器件的噪声指标一般列在数据资料的电气特性(EC)表或典型工作特性(TOC)部分。特别注意：噪声属于“典型”特性指标，因此是“非担保”指标。噪声指标的意义仅仅是提供一个合理的估算值。

时域指标

数据手册通常以特定带宽范围内电压的形式给出噪声，有峰-峰电压和/或电压RMS值。例如，图9所示为MAX6129_21电压基准给出的噪声电压。

所列的第一项噪声指标30μVP-P为闪烁或1/f噪声，根据“条件”一栏中标注的低频信息(0.1Hz至10Hz)可看出这一点。注意，由于直流应用最关心该频带范围的噪声，主要考虑事项是峰值误差，所以该噪声以μVP-P(而非μVRMS)给出。

以上的第二项噪声指标以μVRMS给出，在较宽、较高频带(10Hz至1kHz)测得，其中主要是白噪声，1/f噪声可忽略不计。注意，由于交流应用最关心较宽频带范围的噪声，主要考虑事项是信噪比(SNR)，所以该噪声以μVRMS(而非μVP-P)给出。SNR测量噪声以RMS给出。

ADC和DAC数据手册给出的噪声电压指标看起来非常相似，因为这些指标都在电压基准数据手册中。

频域指标

也可能以标定频率处或附近的频谱密度(ND)给出噪声指标。例如，图10所示为MAX6126_21电压基准数据资料给出的噪声密度。

由于噪声密度总是随频率变化，所以在特定频率下给出，该频率称为标定频率。标定频率在EC表的“条件”一栏中给出。MAX6126中，标定频率1kHz下的噪声密度为60nV/√Hz。其它常见标定频率有10kHz、100kHz和1MHz。

利用EC表中给出的噪声谱密度(ND)和工作频率上限(Fh)及下限(Fl)，可估算出任意带宽内的噪声电压：

式8不包括闪烁噪声，因此仅适用于高于拐点频率的频带(Fl >> Fc)。

然而，如果给定噪声谱密度(ND)和拐点频率(Fc)，可预测任意频带内的噪声电压。这些指标可在器件的EC表或数据资料TOC部分的Noise Spectral Density over Frequency中找到。

例如，MAX6143电压基准数据手册的TOC部分包含以下噪声谱密度曲线(图11)。

估算EC表中未给出的噪声幅值

如果噪声谱密度(ND)和拐点频率(Fc)未知，则可利用式1和3估算任意频带范围内的噪声电压，重列于下方：

估算噪声电压需要四项信息：

1. ND，噪声谱密度
2. Fc，拐点频率
3. Fl，频带的下限频率
4. Fh，频带的上限频率

ND和Fc通常可在EC表或数据手册TOC部分的噪声谱密度曲线中找到。我们以MAX6143电压基准为例，估算闪烁噪声和音频带宽(20Hz至20kHz)范围内的输出噪声电压。电路图如图12所示。

利用噪声谱密度曲线，可在双对数坐标图中NC曲线和1/f曲线的交叉点找到Fc，如图13中的红色线条所示。

本例中，ND为910nV/√Hz，Fc为0.3Hz。

我们将下列值带入式3：ND = 910nV/√Hz，Fc = 0.3Hz，Fl = 0.1Hz，Fh = 10Hz。得出噪声电压为3.06μVRMS。利用式1转换为VP-P，得出闪烁噪声为20.2μVP-P(图14)。

图14：估算MAX6143的闪烁噪声。

结果与数据手册给出的18μVP-P非常一致。

计算EC表中未给出的噪声电压

式1和式3可用于计算任意频带范围内的输出噪声电压。例如，可计算MAX6143在音频带宽Fl = 20Hz至Fh = 20,000Hz范围内的输出噪声电压。

采用参数值：ND = 910nV/√Hz，Fc = 0.3Hz，Fl = 20Hz，Fh = 20,000Hz，计算得到噪声电压为128μVRMS(图15)。