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深入了解电阻器的电流噪声

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发表于 2015-8-11 10:49:58 | 显示全部楼层 |阅读模式
RZC-1A型电阻噪声测量仪是一种用来测定电阻中的电流噪声指数的仪器。电流噪声指数不仅表明了电阻的电流噪声的大小,而且在很大程度上反映了产品的工艺水平和可靠性。因此电流噪声指数是度量电阻质量的一项重要指标。
按照国际电工委员会的规定,电阻电流噪声指数的定义为dB 1
这里: ——在十倍频通带( )内,电阻电流噪声电动势的有效值(μV),这里 为通带的上、下限频率;
      ——电阻两端的直流测试电压(V)。
从上述定义可以理解到,测定电阻电流噪声的仪器应该能够同时测出电阻两端所加的直流测试电压 和由此产生的电流噪声电动势 ,然后将它们带入(1)式,即可得出我们所要测定得电流噪声指数了。但是由于下面将要说明的一些原因,测定电阻电流噪声指数的方法,实际上要比上述方法复杂。
电阻中的噪声一般是由热噪声和电流噪声两部分构成的。
任何电阻都有所谓热噪声存在。热噪声的功谱密度和频率无关,实际上它是均匀地分布在很宽的频率范围。热噪声电动势可以用努奎斯特计算得出:
                                 dB                      2
这里: ——在 通带内,电阻热噪声电动势的有效值(V);
——通带(HZ);
K——波茨曼常数 ;
T——绝对温度( );
R——电阻阻值(Ω)。
当有直流电流流过非线绕电阻时,就有一种有别于热噪声的所谓电流噪声电动势出现。电阻的电流噪声电动势和电阻两端的直流电压大体上成正比,而其功谱密度则和频率成反比。电流噪声电动势和电阻的材料、结构和工艺等复杂因素有关,不能和热噪声那样用简单的公式计算得到,只能用测量的方法来确定。
人们很难从测量系统中排除被测电阻的热噪声和放大器的内部噪声对电流噪声测量的干扰。为了测定电流噪声电动势,就必须测得测量系统的所谓系统噪声,即被测电阻的热噪声和噪声放大器的内部噪声。然后在被测电阻上加上直流测试电压,再测得包括该被测电阻的电流噪声电动势在内的所谓总噪声。把系统噪声和总噪声代入下列公式,才能计算出我们所要求的电流噪声电动势
                             μV                      (3)
将(3)式代入(1)式,得电阻的电流噪声指数
                                 (4)
这里,总噪声
系统噪声
直流测试电压

系统噪声修正系数

(4)式中的总噪声T,系统噪声S和直流测试电压D可以分别从仪器的噪声电压表和直流电压表上直接读取。然后代入(4)式,经过计算就可以确定我们所要求的电流噪声指数。
由于电流噪声的功率频谱密度是和频率成反比的,故
                               (5)
这里c为比例常数。
一个被测电阻电流噪声电动势通过具有理想矩形通带 的测量系统的噪声电压均方值的数学表达式为
                           (6)
这里:G——测量系统理想通带内的坛益
    ——测量系统理想通带的高、低端截止频率。
如将 折算到测量系统的输入端,即令 ,并将(5)代入(6)可得
                            (7)
从(7)式可知, 仅与 比值有关,而与通带所处的位置无关。
      用具有不同通带的测量系统去测量同一电流噪声电动势,所得的电流噪声电压有效值可以用(8)进行换算。
                        (8)
这里: ——用理想通带为 的测量系统所测得的电流噪声电压有效值;
——用理想通带为 的测量系统所测得的电流噪声电压有效值。
例如十倍频率理想通带内  的电流噪声电压有效值换算到理想通带为  时的电流噪声电压有效值应为:

这里A值表示 ,可称为通带修正系数。
RZC-1A型电阻噪声测量仪的使用条件为:(1)环境温度:+10~35℃;(2)大气压力750±30mmHg;(3)相对湿度<80%;(4)周围无强烈的交变电磁场、振动、冲击或噪音的干扰。

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发表于 2015-8-12 04:14:10 | 显示全部楼层
多谢大神
受益,
期待公式图片,
文中提到非绕线电阻指的是普通贴片电阻和检流电阻吗,绕线电阻纳入文中该怎么理解?
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发表于 2015-8-12 08:52:48 | 显示全部楼层
推荐你看微弱信号检测一书的电阻部分。
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 楼主| 发表于 2015-9-4 15:19:22 | 显示全部楼层
east_shen 发表于 2015-8-12 04:14
多谢大神
受益,
期待公式图片,

非线绕指的就是线绕电阻器以外的其他电阻器,比如:片式厚膜、片式薄膜、有引线金属膜、径向引线合金箔、合成电阻等
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发表于 2015-9-4 23:49:34 | 显示全部楼层
多谢   welcomeok  bc_qyb
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发表于 2015-10-15 15:01:37 | 显示全部楼层
看不见文中的公式。
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