如何將基準(zhǔn)源噪聲減半

低頻1/f噪聲(LF噪聲)指的是電壓基準(zhǔn)源在10Hz以下的噪聲，設(shè)計中很難抑制這部分噪聲。通過搭建低通RC濾波器有助于降低LF噪聲，但這需要很大的電容、電阻。電容值較大時，具有較低的泄漏電阻，該電阻與大阻值電阻相串聯(lián)，構(gòu)成一個不受控制的分壓器，從而引起電壓誤差和長期不穩(wěn)定性。大阻值串聯(lián)電阻同樣也會產(chǎn)生誤差，這種誤差通常是由于漏電流產(chǎn)生了不希望的壓降以及電阻自身的熱噪聲引起的。

多個基準(zhǔn)源串聯(lián)可以降低LF噪聲。使用多個電壓源(每個電壓源等效于一個直流源和一個噪聲源)時，直流電壓線性增加，噪聲源(如果非相關(guān))則是以RMS幾何求和。例如，使用四個基準(zhǔn)源，每個基準(zhǔn)源等效于一個VREF基準(zhǔn)和一個VNOISE噪聲，則產(chǎn)生如下輸出：

系統(tǒng)輸出計算

噪聲電壓與直流基準(zhǔn)電壓之減半。

圖1給出了如何將多個基準(zhǔn)源串聯(lián)，產(chǎn)生一路低噪聲基準(zhǔn)電壓的電路連接。所用電阻采用高穩(wěn)定性的金屬薄膜電阻，所選擇的運(yùn)算放大器具有低噪聲、超低輸入失調(diào)電壓和低溫度系數(shù)。

低噪聲基準(zhǔn)電壓電路原理圖

圖1. 由四路2.5V基準(zhǔn)源串聯(lián)產(chǎn)生10V電壓，輸出分壓后得到2.5V，可使噪聲電壓減半。

兩種類型2.5V電壓基準(zhǔn)源可用于該設(shè)計。表1和表2所示為使用MAX6037或MAX6143基準(zhǔn)源時所產(chǎn)生的電壓噪聲。每個表都顯示了4個基準(zhǔn)源中每一個以及組合后產(chǎn)生的0.1Hz至10Hz噪聲電壓(RMS與峰-峰(P-P)值之比的偏差是由于測量P-P值時測量方法的主觀因素引起的)。

表1. 圖1電路使用MAX6037 2.5V電壓基準(zhǔn)源時所測得的噪聲電壓

表2. 圖1電路使用MAX6143 2.5V電壓基準(zhǔn)源時所測得的噪聲電壓

基準(zhǔn)源串聯(lián)架構(gòu)的附加優(yōu)點是：可以降低由噪聲引起的長期漂移。