输出噪声电压检测技术指南
一、概述
二、核心检测项目
1. 测试条件标准化
- 环境参数：温度（通常设定为25±5℃）、湿度（<60% RH）、电磁屏蔽环境（避免外部干扰）。
- 设备状态：被测设备（DUT）需在额定供电电压（±5%波动范围内）及典型负载下工作。
- 预热时间：确保设备达到热稳定状态（通常≥30分钟）。
2. 频段划分与噪声谱分析
- 低频噪声（0.1Hz–10kHz）：反映电源纹波、器件1/f噪声等。
- 中高频噪声（10kHz–1MHz）：与开关电源、时钟信号串扰相关。
- 超高频噪声（>1MHz）：关注射频干扰及PCB布局缺陷。
- 检测方法：通过频谱分析仪或带FFT功能的示波器，分段扫描并记录噪声功率谱密度（PSD）。
3. 测试设备与配置
- 低噪声放大器（LNA）：用于放大微弱噪声信号（增益≥40dB，自身噪声系数<3dB）。
- 示波器：带宽≥被测信号最高频率的5倍（如检测1MHz噪声需≥5MHz带宽），高分辨率（≥12bit ADC）。
- 频谱分析仪：分辨率带宽（RBW）设置为1/10目标频段跨度，动态范围>70dB。
- 负载模拟器：精准模拟实际负载条件（阻性/容性/感性组合）。
4. 关键测试步骤
- 基线校准：在断电状态下测量系统本底噪声，确保其低于被测噪声20dB以上。
- 信号采集：
- 使用差分探头减少共模干扰。
- 时间窗长度≥1s（低频噪声）或≥10ms（高频噪声），多次采样取平均。
- 数据处理：
- 时域分析：计算RMS噪声电压（公式：����=1�∫0��(�)2��VRMS=T1∫0Tv(t)2dt）。
- 频域分析：识别噪声峰值频率点，对比行业标准（如IEC 61260音频噪声限值）。
- 交叉验证：结合时域和频域结果，排除测量设备引入的假信号。
5. 典型限值参考
| 应用场景 | 噪声电压限值（RMS） | 标准依据 |
|---|---|---|
| 音频前置放大器 | ≤10μV (20Hz-20kHz) | AES17-2015 |
| 5V DC电源模块 | ≤50μV (10Hz-1MHz) | MIL-STD-461G |
| 高速ADC基准源 | ≤3μV (0.1Hz-10kHz) | IEEE 1241-2010 |
三、常见噪声源与优化建议
- 电源耦合噪声：增加LC滤波电路或使用LDO稳压器。
- PCB布局缺陷：缩短高频信号走线，优化接地层设计。
- 器件选型不当：选择低噪声运放（如TI OPA1612，噪声密度1.1nV/√Hz）。
四、报告输出要求
- 测试环境参数、设备型号及校准证书编号。
- 原始数据（时域波形、频谱图）及处理结果。
- 与改进建议（如“高频噪声超标，建议增加磁珠滤波”）。
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