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传感器信号链噪声预算分析与分配设计方法.docx
资料介绍
传感器信号链噪声预算分析与分配设计方法
1 引言
噪声预算分析是传感器信号链设计的关键步骤，通过对信号链中每个环节的噪声进行量化分析，确保系统总噪声在可接受范围内。本文介绍噪声预算的分析方法和分配策略。
2 信号链噪声源
传感器本底噪声：传感器自身的噪声，如热电偶的约翰逊噪声、光电二极管的散粒噪声。
运放噪声：包括电压噪声和电流噪声，在数据手册中给出（如nV/√Hz）。
基准噪声：ADC参考电压源的噪声，直接影响ADC的转换精度。
ADC量化噪声：ADC的量化误差，理想ADC的量化噪声为LSB/√12。
3 噪声预算分配方法
步骤：确定总噪声指标→识别信号链各环节的噪声源→计算各环节的噪声贡献（需考虑增益级联）→各噪声RMS求和→检查是否满足总噪声指标→如不满足，降低噪声贡献最大的环节。
RMS求和：总噪声 = √(N1² + N2² + N3² + ...)，噪声源不相关时使用RMS求和。
4 设计示例
热电偶信号链：热电偶（41μV/℃）→低通滤波→仪表放大器（AD620，增益100）→16位ADC。
噪声计算：热电偶噪声约0.1μVrms，AD620噪声约0.28μVrms（参考到输入），ADC量化噪声约0.44μVrms（5V参考，16位）。总噪声√(0.1²+0.28²+0.44²)≈0.54μVrms，对应温度噪声约0.013℃。
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