低い

騒音は私たちの周囲に溢れています。音響騒音は耳を使えば簡単に見つけられますが、電子騒音は適切な機器を使用したとしても定量化するのがはるかに困難です。 スペクトラム アナライザはノイズ測定に最も便利なツールですが、観測している信号に独自のノイズも追加します。 [Limpkin] はスペクトラム アナライザを使用して非常に小さなノイズ信号の測定に取り組んでおり、その結果を包括的なブログ投稿で共有しました。

彼自身が設定した目標は、50 オームの抵抗器によって生成されるノイズを測定することでした。これは、RF システムの入出力で最も一般的に見られるインピーダンスです。 ジョンソン ナイキスト ノイズ パワーの式から、1 ヘルツの帯域幅で予想されるノイズ電圧はわずか 0.9 ナノボルトであることがわかります。これはどの基準から見ても小さく、一般的なスペクトラム アナライザのノイズ フロアよりも 1 桁小さいです。 そこで [Limpkin] は、一対の 9 ボルト バッテリーで動作する超低ノイズ オペアンプを使用して、ノイズ信号を 100 倍に高めるアンプと信号バッファを設計しました。

ただし、この回路には問題がありました。入力に存在する浮遊 DC 電圧も、アナライザの高感度入力ポートに損傷を与える可能性のあるレベルまで増幅されてしまいます。 これを防ぐために、[リンプキン] はアンプにクリッパー回路を追加することにしました。 これは、アンプの出力電圧を継続的に監視し、出力電圧が 200 ミリボルトを超えるとシリコン スイッチを通じて切断する 2 つのコンパレータで構成されています。 [リンプキン] は、回路を美しく加工されたケースにパッケージし、高速入力過渡現象が存在する場合でもクリッパーが確実に動作することを確認するためにさまざまなテストを実行しました。

クリッパーを設置したので、計画した騒音測定を安全に実行できました。 最終的な結果は？ 約 0.89 nV、理論で予測されたとおりです。 ナノボルトレベルの信号を測定するには、通常、非常に正確な機器と、ノイズを最小限に抑えるための多くの工夫が必要です。 ただし、無線送信機を作るのにノイズが必要な場合もあります。 [alfonso32] さん、ヒントをありがとう！