学模拟+热噪声的可利用

刚刚看了这篇文章,deyisupport./blog/b/analogwire/archive/2013/10/29/51544.aspx,热噪声由导体中电子的不规则运动而产生。由于运动会随温度的升高而加剧，因此热噪声的幅度会随温度的上升而提高。我们可将热噪声视为组件电压的不规则变化模拟设计中的热噪声几乎总属于寄生特性，需要不惜一切代价加以避免。输入滤波、PCB 板面布局和接地连接都是良好模拟系统中最重要的因素，但用户总能在模拟系统中找到一定量的 Johnson-Nyquist 热噪声和闪烁噪声。所有 ADC 都会对连接至其输入端的电压执行这种操作。它们会进行信号检测并将实际电压近似为有限数量的步长。ADC 中所用到的步长数量决定分辨率的大小。高精度 Δ-Σ ADC 的噪声成形特性通常会最大限度地降低热噪声和闪烁噪声。对于 16 位或 16 位以下的器件而言，热噪声远远小于因信号近似而产生的误差。另一种噪声源，即量化噪声比热噪声和其他噪声源更重要。当信号从模拟转为数字时会产生量化噪声。热噪声信号所包含的功率与温度及带宽直接成正比。如果我们要将 RMS 热噪声电压转化为峰峰值噪声的话，那么必须记住的一点是：噪声会表现为高斯分布曲线。这里有一些单凭经验的方法即根据统计学上的关系，我们可将 RMS 热噪声电压转化为峰峰值噪声。通过向 ADC 输入端添加统计随机噪声或高斯噪声，就可让 LSB 开始闪烁，这就是通常所说的抖动。如果我们对多个读入的闪烁进行平均值计算，那么与不会造成代码变化的较低噪声前端相比，结果会更加接近实际值。概率分布函数对我们将RMS热噪声电压转化为峰峰值噪声非常有用。在一定的标准偏差条件下，我们可以根据关系式来估算峰值对峰值噪声。计算平均值非常简单。例如，使用 16 位 ADS1118时设定采样率为 8 个样本每秒，此时大部分系统都会产生无数字代码变化的稳定结果。

当今许多应用要求高速采样模数转换器(ADC)具有12位或以上的分辨率，以便用户能够进行更精确的系统测量。然而，更高分辨率也意味着系统对噪声更加敏 感。系统分辨率每提高一位，例如从12位提高到13位，系统对噪声的敏感度就会提高一倍。因此，对于ADC设计，设计人员必须考虑一个常常被遗忘的噪声源 ——系统电源。ADC是敏感器件，为了实现数据手册所述的最佳额定性能，应当同等看待模拟、时钟和电源等所有输入端。噪声来源众多，形式多样，噪声辐射会 影响性能。通过向 ADC 输入端添加统计随机噪声或高斯噪声，就可让 LSB 开始闪烁，这就是通常所说的抖动。如果我们对多个读入的闪烁进行平均值计算，那么与不会造成代码变化的较低噪声前端相比，结果会更加接近实际值。

实现这种效果的极佳方法就是增大 16 位 ADC 的采样率，直到 LSB 开始闪烁为止。

看来让热噪声“变废为宝”真不容易.

因此产生的问题也有, 热噪声的测量和实现, 在各种应用中究竟有那些可用之处?知道了测量方法, 解决方法, 利用方法, 对以后的设计, 再利用又起到多少更有利益的作用呢?误差也就是量化噪声, 累加进行计算结果, 如果该器件运行在 128 个样本每秒的采样速率下，噪声就会提高到足以引起数字代码的变化。怎么具体来理解呢?