有時(shí)，人們可能需要測(cè)量頻率略高于直流的微弱信號(hào)的頻譜成分。

你可能會(huì)問：微弱到什么程度？
好吧，我為這個(gè)項(xiàng)目設(shè)定的目標(biāo)是清晰地測(cè)量一個(gè)50歐姆電阻的熱噪聲（室溫下1Hz測(cè)量帶寬時(shí)約為0.9nV RMS），以此確保未來能夠測(cè)量可能遇到的各種設(shè)備輸出（或許是音頻放大器？）。

您可能不知道的是，直接使用頻譜分析儀測(cè)量這個(gè)50歐姆電阻的熱噪聲實(shí)際上并不可行。即使是羅德與施瓦茨（Rohde & Schwarz）頂級(jí)的FSW系列頻譜儀，在千赫茲頻段附近使用1Hz分辨率帶寬時(shí)，其標(biāo)稱的顯示平均噪聲電平（DANL，即儀器的本底噪聲）也在71nV至224nV RMS之間（對(duì)應(yīng)-130dBm至-120dBm）。

更重要的是，市面上所有覆蓋低頻至高頻的頻譜分析儀都不支持直流輸入！雖然最常見的解決方案是使用直通式直流阻斷適配器，但這些適配器通常帶有截止頻率為數(shù)百赫茲的低通濾波器... 那么真正的解決方案是什么？

我的方案是：基于低輸入噪聲運(yùn)算放大器構(gòu)建的簡(jiǎn)單放大電路，并在其輸出端設(shè)置限幅電路。

設(shè)計(jì)要求

這顯然沒錯(cuò)，但與我所使用的Signal Hound SA44B頻譜儀設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)的郵件溝通后，我了解到最高200mV的直流分量實(shí)際上是可接受的。
因此放大器的設(shè)計(jì)要求調(diào)整為：

• 直流至<1MHz帶寬

• （可調(diào)式）輸出限幅

• 輸入噪聲盡可能低

• 增益足夠大，使輸出頻譜噪聲電平高于SA44B的本底噪聲（DANL）
  最令我驚訝的是，SA44B的校準(zhǔn)證書顯示其在60Hz處的本底噪聲電平竟達(dá)到-139.3dBm/Hz！

設(shè)計(jì)

設(shè)計(jì)的電路結(jié)構(gòu)較為簡(jiǎn)潔：

• 基于運(yùn)算放大器的電壓增益為101倍的放大電路

• 采用高保真、低噪聲音頻運(yùn)算放大器作為電壓緩沖器

• 配置兩個(gè)開漏輸出比較器，將放大后的電壓與預(yù)設(shè)閾值進(jìn)行比較

• 通過比較結(jié)果控制SPST（單刀單擲）開關(guān)的使能端
  為最大限度降低系統(tǒng)噪聲，整個(gè)電路采用兩節(jié)9V電池供電，并通過DPDT（雙刀雙擲）開關(guān)實(shí)現(xiàn)電路板的電源通斷控制。
  值得注意的是，由于本設(shè)計(jì)針對(duì)50Ω系統(tǒng)，101倍的電壓增益實(shí)際等效于50.5倍的功率增益（34dB），這是因?yàn)樽罱K輸出緩沖級(jí)配置了等效50Ω的負(fù)載電阻。

所選運(yùn)算放大器

最終選擇ADI公司的LT1028運(yùn)算放大器，因其卓越的性能參數(shù)：

• 典型輸入噪聲電壓：1nV/sq(Hz)

• 典型輸入噪聲電流：1pA/sq(Hz)

• 增益帶寬積：50MHz

通過計(jì)算可知，LT1028的1nV/sq(Hz)輸入噪聲經(jīng)50.5倍增益后，等效輸出噪聲為50.5nV/sq(Hz)（即-133dBm），高于SA44B的-139.3dBm本底噪聲。需要說明的是，此處我忽略了LT1028輸出端電壓緩沖級(jí)產(chǎn)生的噪聲貢獻(xiàn)（其相對(duì)較低）。

在運(yùn)放選型階段，ADA4898也曾被考慮。由于它的封裝尺寸與LT1028完全兼容，我計(jì)劃在最終測(cè)試時(shí)嘗試進(jìn)行替換驗(yàn)證。

最后值得指出的是，市場(chǎng)上確實(shí)存在輸入噪聲更低的運(yùn)算放大器... 但其性能優(yōu)勢(shì)通常不適用于千赫茲以下的低頻段（參見此處相關(guān)資料）。有趣的是，這類運(yùn)放雖然具有比LT1028更高的增益帶寬積，但同時(shí)也伴隨著較大的輸入失調(diào)電壓——該失調(diào)電壓會(huì)被設(shè)定的增益倍數(shù)放大（而這正是我們極力避免的）。

電壓緩沖級(jí)——高保真運(yùn)算放大器選用德州儀器的 OPA1622 是為了使該器件能夠在輸出端驅(qū)動(dòng) 50R+50R 的負(fù)載。它在 1kHz 時(shí)僅具有 3nV/√Hz 的輸入電壓噪聲密度，并且能夠輸出超過 100mA 的電流。最初的計(jì)劃是利用其使能輸入端實(shí)現(xiàn)限幅功能，但與德州儀器的工程師進(jìn)行長(zhǎng)時(shí)間溝通后得出結(jié)論：這實(shí)際上不可行。

限幅電路

設(shè)計(jì)中耗時(shí)最長(zhǎng)的部分可能要數(shù)這個(gè)保護(hù)電路。簡(jiǎn)而言之，當(dāng)LT1028的輸出電壓高于或低于兩個(gè)電位器設(shè)定的電壓時(shí)，比較器輸出會(huì)被拉至-9V，此時(shí)ADG1401將切斷OPA1622輸出端與設(shè)備輸出端的連接。

R9和C6用于延長(zhǎng)禁用狀態(tài)的持續(xù)時(shí)間，D3防止ADG1401的使能輸入端電壓低于0V，D1則用于指示削波狀態(tài)的發(fā)生。

由R8、R10和Q1組成的電路確保當(dāng)設(shè)備僅存在正電源軌時(shí)禁用輸出，因?yàn)閁3在負(fù)電源軌缺失時(shí)無(wú)法正常工作。

最后需要特別說明的是：在本設(shè)計(jì)中，當(dāng)使用50Ω終端負(fù)載時(shí)，通過電位器設(shè)定的比較電壓值為實(shí)際輸出削波電壓的兩倍（通過電位器分壓實(shí)現(xiàn)1:2的衰減關(guān)系）。

Layout

如你所見，這塊四層PCB布局非常緊湊...且尺寸相當(dāng)小巧：60*20mm。雖然設(shè)備不需要處理高頻信號(hào)，但保持傳輸線短仍然是良好的設(shè)計(jì)實(shí)踐。你會(huì)注意到板底設(shè)計(jì)了測(cè)試點(diǎn)，這些測(cè)試點(diǎn)專門用于測(cè)量當(dāng)前的正/負(fù)比較電壓（建議使用接地彈簧探頭進(jìn)行測(cè)量）。

補(bǔ)充說明：

1. 四層板結(jié)構(gòu)建議采用經(jīng)典分層：頂層信號(hào)層、內(nèi)電層1（GND）、內(nèi)電層2（電源）、底層信號(hào)層；

2. 關(guān)鍵信號(hào)路徑（如比較器輸出至ADG1401控制端）應(yīng)保持直線走線，避免90°拐角；

3. 測(cè)試點(diǎn)周圍建議預(yù)留局部鋪銅區(qū)域，通過過孔陣列連接至內(nèi)電層GND平面，以提供良好的高頻測(cè)試參考地；

4. 對(duì)于高精度比較電路部分，推薦采用星型接地架構(gòu)以降低地彈噪聲。

The Case

針對(duì)本項(xiàng)目，我專門設(shè)計(jì)了一款（價(jià)格不菲的）鋁合金機(jī)箱（由PCBWay加工），箱體預(yù)留了SMA連接器的螺紋安裝孔和撥動(dòng)開關(guān)的開孔。如上圖所示，我甚至使用了熱界面材料以確保TI電壓緩沖器與機(jī)箱間的導(dǎo)熱接觸。
SMA連接器通過大量焊錫與PCB牢固連接，而兩塊9V電池則完美嵌入專用卡槽。頂蓋采用Trotec層壓板制作并由本人親自加工，為好奇的觀察者提供了設(shè)備的基本信息。
此外，導(dǎo)光管的設(shè)計(jì)使得綠色電源LED和紅色削波指示燈的亮度清晰可見。

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技術(shù)注釋 - 簡(jiǎn)化邏輯與實(shí)用技巧
在討論噪聲時(shí)，需特別注意術(shù)語(yǔ)的準(zhǔn)確性。為保持內(nèi)容完整，特此補(bǔ)充以下幾點(diǎn)說明（可視為技術(shù)要點(diǎn)速記）：

• 噪聲疊加原理：無(wú)關(guān)（熱）噪聲的疊加并非簡(jiǎn)單將RMS值相加，而是功率相加。若需快速估算，可借助專用計(jì)算工具。

• 50Ω系統(tǒng)測(cè)量：所有標(biāo)稱50Ω的系統(tǒng)均需在輸入端接50Ω終端。"測(cè)量50Ω電阻熱噪聲"本質(zhì)需分兩步：一次將頻譜儀輸入端短路接地，另一次保持輸入端開路（假設(shè)放大器輸入電流噪聲足夠小）。

• 噪聲基底考量：對(duì)于噪聲基底-130dBm的頻譜儀，理論上可觀測(cè)到50Ω熱噪聲貢獻(xiàn)，但實(shí)際顯示值仍接近-130dBm。

• 帶寬說明：為避免混淆，前文所有測(cè)量均采用1Hz帶寬。若使用更寬帶寬，需引入平方根修正系數(shù)。

• 平均模式陷阱：使用頻譜儀平均功能時(shí)需謹(jǐn)慎——若采用"對(duì)數(shù)功率平均"，顯示噪聲會(huì)降低2.51dB；若采用RMS平均則無(wú)需修正。

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測(cè)試驗(yàn)證
讓我們驗(yàn)證電路是否按預(yù)期工作...

靜態(tài)功耗測(cè)試
設(shè)備實(shí)際工作電流多大？
測(cè)試配置：使用雙通道電源直接為兩個(gè)9V輸入端供電，記錄電源電流讀數(shù)。
結(jié)果：正電源15mA，負(fù)電源16mA
備注：該讀數(shù)無(wú)需絕對(duì)精確，因?qū)嶋H功耗主要取決于使用狀態(tài)。但據(jù)此可估算電池續(xù)航：以正在使用的勁量終極鋰電池為例，理論續(xù)航約47小時(shí)。

輸出失調(diào)電壓測(cè)試
輸入懸空時(shí)輸出端直流分量是多少？
測(cè)試配置：設(shè)備輸入端懸空（內(nèi)部已接50Ω終端），用萬(wàn)用表測(cè)量輸出電壓。
結(jié)果：輸出端0mV，表現(xiàn)驚艷！

上電削波測(cè)試
設(shè)備啟動(dòng)時(shí)是否存在異常瞬態(tài)？
測(cè)試配置：將削波電壓設(shè)為±500mV（對(duì)應(yīng)電位器±1V），關(guān)閉設(shè)備后輸入±20mV安全直流電壓（對(duì)應(yīng)50Ω負(fù)載下±1V理論輸出），以不同順序啟停正/負(fù)電源，觀察示波器觸發(fā)情況（先正后負(fù)觸發(fā)設(shè)置）。

*輸入+20mV時(shí)*
場(chǎng)景1：設(shè)備關(guān)閉，先啟用+9V正電源 → 輸出無(wú)變化，+9V端電流21mA，20mV端電流0mA
場(chǎng)景2：設(shè)備關(guān)閉，先啟用-9V負(fù)電源 → 輸出無(wú)變化，-9V端電流26mA，20mV端電流9mA
場(chǎng)景3：負(fù)電源-9V已啟用，再啟用+9V正電源 → 輸出端觀測(cè)到20mV脈沖

場(chǎng)景4：正電源+9V已啟用，再啟用-9V負(fù)電源 → 輸出端無(wú)變化

場(chǎng)景5：隨機(jī)撥動(dòng)電源開關(guān) → 輸出端觀測(cè)到800ns 4V脈沖輸入為 - 20mV 時(shí)：
場(chǎng)景 1：設(shè)備關(guān)閉，啟用 + 9V 正電源：輸出無(wú)變化，+9V 電源消耗 21mA 電流，20mV 端消耗 0mA 電流。
場(chǎng)景 2：設(shè)備關(guān)閉，啟用 - 9V 負(fù)電源：輸出無(wú)變化，-9V 電源消耗 28mA 電流，-20mV 端電壓變?yōu)?- 0.17V。
場(chǎng)景 3：負(fù)電源為 - 9V，啟用 + 9V 正電源：輸出端出現(xiàn) - 900mV 脈沖。放大查看瞬態(tài)過程：場(chǎng)景 4：正電源為 + 9V，啟用 - 9V 負(fù)電源：輸出無(wú)變化。
場(chǎng)景 5：隨機(jī)切換開關(guān)：輸出端出現(xiàn) 800 ns的 4V 脈沖。

斷電限幅測(cè)試
設(shè)備關(guān)閉時(shí)是否出現(xiàn)異常現(xiàn)象？
測(cè)試配置：輸出限幅電壓設(shè)為±500mV（通過微調(diào)電位器設(shè)置為±1V），輸入直流電壓為±20mV（假設(shè)在50Ω負(fù)載下輸出為±1V）。測(cè)試中按不同順序斷開正/負(fù)電源軌，示波器觸發(fā)模式依次設(shè)置為正電壓觸發(fā)和負(fù)電壓觸發(fā)。

• 場(chǎng)景1：設(shè)備開啟時(shí)斷開正電源→ 輸出無(wú)變化

• 場(chǎng)景2：設(shè)備開啟時(shí)斷開負(fù)電源 → 輸出無(wú)變化

• 場(chǎng)景3：負(fù)電源已斷開，正電源軌保持+9V時(shí)斷開正電源 → 輸出無(wú)變化

• 場(chǎng)景4：正電源已斷開，負(fù)電源軌保持-9V時(shí)斷開負(fù)電源 → 輸出無(wú)變化

• 場(chǎng)景5：操作開關(guān) → 輸出無(wú)變化

將輸入電壓改為-20mV后重復(fù)測(cè)試：

• 場(chǎng)景1：設(shè)備開啟時(shí)斷開正電源 → 輸出無(wú)變化

• 場(chǎng)景2：設(shè)備開啟時(shí)斷開負(fù)電源 → 輸出無(wú)變化

• 場(chǎng)景3：負(fù)電源已斷開，正電源保持+9V時(shí)斷開正電源 → 輸出無(wú)變化

• 場(chǎng)景4：正電源已斷開，負(fù)電源保持-9V時(shí)斷開負(fù)電源 → 輸出無(wú)變化

• 場(chǎng)景5：操作開關(guān) → 輸出無(wú)變化

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限幅速度測(cè)試
限幅電路的響應(yīng)時(shí)間有多快？
測(cè)試配置：輸出限幅電壓設(shè)為±500mV（通過微調(diào)電位器設(shè)置為±1V），使用信號(hào)發(fā)生器生成一個(gè)從0跳變至±60mV的脈沖（若無(wú)限幅，此輸入應(yīng)產(chǎn)生0→±3V的輸出）。

結(jié)果：輸出端觀測(cè)到持續(xù)約900ns 的正脈沖，其最大幅值約為±4V。只要幅值低于儀器的最大交流額定值，此現(xiàn)象不會(huì)造成問題。
正脈沖限幅輸出示例：

• 藍(lán)色：設(shè)備輸入信號(hào)

• 黃色：設(shè)備輸出信號(hào)

• 青色：LM293（U3）輸出

• 洋紅色：ADG1401 切換輸入

對(duì)最后的禁用過渡階段進(jìn)行放大觀察

負(fù)脈沖時(shí)的限幅輸出：

藍(lán)色：設(shè)備輸入信號(hào)

• 黃色：設(shè)備輸出信號(hào)

• 青色：LM293（U3）輸出

• 品紅色：ADG1401切換輸入

放大觀察最終的禁用過渡過程：

在不同閾值下的限幅測(cè)試中，觀察到如下現(xiàn)象：

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測(cè)試目的：
探討在提高限幅電壓時(shí)，輸出信號(hào)被切斷的時(shí)間是否會(huì)延長(zhǎng)。

測(cè)試設(shè)置：

• 輸出限幅電壓設(shè)置為不同電壓值。

• 使用信號(hào)發(fā)生器產(chǎn)生 0 至 ±80mV 的脈沖信號(hào)。

• 若無(wú)限幅，預(yù)期在 50Ω 負(fù)載下輸出為 0 至 ±4V。

測(cè)試結(jié)果：
在輸出端觀察到長(zhǎng)度為 0.8 微秒至 2 微秒的正向脈沖。只要其最大幅度（約 ±4V）低于儀器的最大交流額定值，這些脈沖不會(huì)造成問題。

- 藍(lán)色：設(shè)備輸入信號(hào)
- 黃色：設(shè)備輸出信號(hào)

三角波限幅測(cè)試
當(dāng)輸入三角波信號(hào)時(shí)，限幅效果如何？

設(shè)置：
輸出限幅電壓設(shè)置為±1.5V（微調(diào)電位器設(shè)為±3V），我們使用信號(hào)發(fā)生器產(chǎn)生一個(gè)峰峰值為70mV的三角波形，若無(wú)限幅，預(yù)期在50Ω負(fù)載下輸出為±3.5V。

結(jié)果：
輸出確實(shí)在預(yù)期電壓處被限幅，并包含前述測(cè)試中觀察到的脈沖。

- 青色：設(shè)備輸入信號(hào)
- 黃色：設(shè)備輸出信號(hào)

對(duì)于10Hz輸入信號(hào)：
當(dāng)輸入頻率為10Hz時(shí)，輸出波形顯示明顯的限幅效果，輸出電壓被限制在±1.5V以內(nèi)，波形頂部和底部被平坦化，形成典型的削波形狀。

對(duì)于100赫茲的輸入信號(hào)：對(duì)于1KHz的輸入信號(hào)：對(duì)于10KHz的輸入信號(hào)：

在上述示波器截圖中，可以觀察到 RC 電路對(duì)限幅時(shí)間的影響，確實(shí)延長(zhǎng)了削波持續(xù)時(shí)間。

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限幅電路 RC 測(cè)試

測(cè)試目的：
驗(yàn)證延遲關(guān)閉電路的效果。

背景：
如前所述，當(dāng)限幅電路觸發(fā)時(shí)，設(shè)備輸出端總會(huì)出現(xiàn)一個(gè)小脈沖。由于該脈沖的存在，人們可能會(huì)懷疑是否可能在設(shè)備輸出端生成高于設(shè)定限幅電壓的直流值。然而，這是不可能的，因?yàn)樵诒容^器的輸出端存在一個(gè) RC 電路。

測(cè)試方法：
為了展示其效果，我們輸入一個(gè)低電平接近設(shè)定限幅電壓的方波，并注意到隨著頻率的升高，輸出占空比發(fā)生變化。

設(shè)置：

• 輸出限幅電壓設(shè)置為 ±2V（微調(diào)電位器設(shè)為 ±4V）

• 使用信號(hào)發(fā)生器產(chǎn)生一個(gè)峰峰值為 40mV、偏置為 60mV 的方波

波形顏色說明：

• 青色：設(shè)備輸入信號(hào)

• 黃色：設(shè)備輸出信號(hào)

對(duì)于 10Hz 輸入信號(hào)：
當(dāng)輸入頻率為 10Hz 時(shí)，輸出波形顯示明顯的限幅效果，輸出電壓被限制在 ±2V 以內(nèi)，波形頂部和底部被平坦化，形成典型的削波形狀。

對(duì)于100Hz的輸入信號(hào)：

對(duì)于500Hz的輸入信號(hào)：

在700Hz頻率下，設(shè)備輸出被完全禁用，這表明“禁用電路”的時(shí)間常數(shù)約為1/700/2 = 0.7毫秒。

為了進(jìn)一步了解其行為，進(jìn)行了以下捕獲：

• • 青色：設(shè)備輸入信號(hào)

  • 黃色：設(shè)備輸出信號(hào)

  • 藍(lán)色：LM293（U3）輸出

  • 品紅色：ADG1401開關(guān)輸入

  在這里可以觀察到兩個(gè)有趣的現(xiàn)象：

  • 在兩個(gè)垂直光標(biāo)之間：D3二極管防止ADG1401輸入端電壓變?yōu)樨?fù)值

  • 在最后一個(gè)垂直光標(biāo)與輸出使能之間：ADG1401輸入電壓達(dá)到Vih并且加上ADG1401使能延遲所需的時(shí)間

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  實(shí)際應(yīng)用測(cè)試

  確保符合SA44B最大200mV輸入規(guī)格

  這個(gè)放大-限幅電路的設(shè)計(jì)目的是為了保護(hù)SA44B頻譜分析儀的輸入端。雖然該輸入端的最大直流電壓額定值是0V，但通過與Signal Hound工程團(tuán)隊(duì)的郵件溝通，得知實(shí)際上直流電壓高達(dá)200mV是可以接受的。因此，下面的測(cè)試旨在模擬實(shí)際應(yīng)用場(chǎng)景。

  測(cè)試設(shè)置：

  • 輸出限幅電壓設(shè)為±100mV（微調(diào)電位器設(shè)為±200mV）

  • 使用信號(hào)發(fā)生器產(chǎn)生一個(gè)80mV峰峰值的三角波形，輸出端串聯(lián)一個(gè)26dB衰減器：

  • 80mVpp = -18dBm

  • -18dBm - 26dB = -44dBm

  • -44dBm在50歐姆負(fù)載下約為4mVpp

  • 放大50倍后得到200mVpp

  測(cè)試結(jié)果：

如上所示，限幅器仍按預(yù)期工作！

1kHz正弦測(cè)試
如果我輸入正弦波，是否能得到放大的正弦波？
實(shí)驗(yàn)設(shè)置：我們將信號(hào)發(fā)生器配置為輸出60mVpp（-20.45dBm）峰峰值的正弦波信號(hào)，然后衰減26dB。將放大器輸出連接到頻譜分析儀，預(yù)計(jì)會(huì)得到-20.45-26+34 = -12.45dBm的信號(hào)。
結(jié)果：得到如下頻譜。我們注意到存在1dB的差異，這很可能是由于所使用的20年歷史的信號(hào)發(fā)生器（Stanford DS335）不夠精確所致。

增益與噪聲頻譜測(cè)量
我們能否實(shí)際測(cè)量熱噪聲？
該放大器的核心目標(biāo)是在添加最少噪聲的同時(shí)放大微弱信號(hào)。因此，我們希望測(cè)量其輸入短路（shorted）、50Ω短路（50R-shorted）或開路（open）時(shí)，放大器輸出端的噪聲頻譜，最終與頻譜分析儀的輸入噪聲進(jìn)行對(duì)比。

實(shí)驗(yàn)設(shè)置：
使用可靠的電池供電放大器，直接連接至 Signal Hound SA44B 頻譜分析儀，再接入 Bode 100 網(wǎng)絡(luò)分析儀。禁用雜散抑制功能（需關(guān)閉此功能以在低輸入功率下獲得精確測(cè)量）。

結(jié)果：

可信的Bode 100網(wǎng)絡(luò)分析儀測(cè)得增益為34dB（即50.12倍！），3dB截止頻率約為600kHz。
在輸入0Ω短路條件下，1kHz頻點(diǎn)處（分辨率帶寬1Hz）的噪聲功率為-134.3dBm（甚至低于高端R&S FSW頻譜分析儀的顯示平均噪聲電平DANL?。?，對(duì)應(yīng)43納伏有效值（RMS）。將此值除以50.12倍增益，得到輸入?yún)⒖荚肼?.86納伏，實(shí)際低于LT1028運(yùn)放標(biāo)稱的輸入噪聲值！

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400kHz處的噪聲上升

有人可能會(huì)問：為何上述頻譜中400kHz處噪聲會(huì)上升？答案藏在LT1028數(shù)據(jù)手冊(cè)中：

驗(yàn)證25Ω電阻的噪聲貢獻(xiàn)
這一現(xiàn)象非常精妙：在0Ω/50Ω/開路測(cè)試案例中，實(shí)際觀測(cè)到輸入阻抗增加導(dǎo)致的噪聲頻譜上升！考慮到運(yùn)放輸入端采用50Ω端接，0Ω/50Ω/開路三種情況下輸入阻抗的差異實(shí)際為25Ω。

在23℃時(shí)，25Ω電阻的有效值（RMS）電壓噪聲為 0.000639275μV。若將此值乘以有效增益50.5倍，則得到 0.0323μV RMS（即 -136.81dBm）。

• 0Ω輸入條件下，1kHz頻點(diǎn)（分辨率帶寬1Hz）的噪聲功率為 -134.3dBm。若疊加25Ω熱噪聲（-136.81dBm），理論結(jié)果為 -132.4dBm，與實(shí)測(cè)的50Ω輸入條件噪聲功率 -132.8dBm 非常接近！有趣的是，使用另一款SMA 50Ω端接器時(shí)，我實(shí)測(cè)到了 -133dBm…

• 類似地，將25Ω熱噪聲（-136.81dBm）與50Ω輸入的實(shí)測(cè)值（-132.8dBm）疊加，理論結(jié)果為 -131.35dBm，與開路條件下的實(shí)測(cè)值 -131.65dBm 也十分接近！需注意，-131.65dBm對(duì)應(yīng) 58nV RMS…

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與ADA4898的對(duì)比

我們還進(jìn)行了另一組實(shí)驗(yàn)：將LT1028替換為ADA4898，以對(duì)比兩款集成電路的噪聲與增益性能：

關(guān)于ADA4898與LT1028的對(duì)比結(jié)論，我將留待您自行判斷：

• 兩款運(yùn)放在50kHz以下頻段的輸入噪聲水平相近。

• 但超過50kHz后：

• LT1028的輸入噪聲開始上升，但其增益保持穩(wěn)定；

• ADA4898的增益則逐漸下降。

需注意的是，本次測(cè)試中每款運(yùn)放僅使用單一樣本，因此不同批次或個(gè)體可能存在性能差異。

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實(shí)際觀測(cè)結(jié)果總結(jié)

若觀察上方示波器截圖（使用我的普源精電Rigol DP821A電源拍攝），您會(huì)發(fā)現(xiàn)：通過隔直模塊和放大器的組合，原本無(wú)法觀測(cè)的電源開關(guān)紋波（PSU switching ripple）得以清晰顯現(xiàn)。

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測(cè)試結(jié)論

測(cè)試雖繁，但不可少
盡管進(jìn)行了大量測(cè)試，但我認(rèn)為這是必要的——任何疏漏都可能導(dǎo)致頻譜分析儀損壞！以下是本次測(cè)試的核心結(jié)論：

• 限幅器電路功能符合預(yù)期，但觸發(fā)時(shí)會(huì)在輸出端產(chǎn)生短脈沖。若將放大器輸出接入SA44B頻譜分析儀，建議添加3dB衰減器，以確保3.8V脈沖（<22dBm）不超過設(shè)備的最大輸入功率限制（20dBm）。

• 設(shè)備增益為34dB，其-0.1dB截止頻率為375kHz，-3dB截止頻率為600kHz。