Ручной расчет отношения коэффициента шума к спектральной плотности шума напряжения

Представляющий интерес RF LNA представляет собой PGA-105+ от мини-схем. Только по коэффициенту усиления и коэффициенту шума я рассчитал спектральную плотность шума напряжения, который будет присутствовать на входе усилителя.

Если кто-то может проверить мои расчеты, это было бы здорово. Меня больше всего беспокоит моя формула для доступной спектральной плотности мощности выходного шума (упомянутая входная мощность) и тот факт, что я не включаю полосу пропускания в свои расчеты, поскольку я ищу спектральную плотность.

Моя схемная модель усилителя показана вверху слева. Источниками шумового напряжения являются импеданс источника и собственный шум, связанный с входным напряжением, наблюдаемый на входном контакте усилителя.

введите описание изображения здесь

Это должно помочь researchgate.net/profile/Hyem-Saadi/post/…
Усилитель с коэффициентом шума F (коэффициент мощности, не дБ) эквивалентен бесшумному усилителю со спектральной плотностью мощности шума (F-1)kT, добавленной на входе. Таким образом, коэффициент шума 1,7 дБ соответствует F = 1,48, поэтому эквивалентная PSD на входе составляет 0,48 кТл, или около -177 дБм/Гц.
@TonyStewartEE75 Это конкретное примечание к приложению TI предназначено для операционных усилителей. Это ВЧ-усилитель, поэтому по большей части я не могу использовать эти уравнения.
@ Tesla23 Как можно преобразовать спектральную плотность мощности в спектральную плотность шумового напряжения? Учитывая импеданс, равный 50 Ом?

Ответы (1)

Усилитель с усилением г и коэффициент шума Ф может быть представлен бесшумным усилителем с коэффициентом усиления г и добавлена ​​спектральная плотность мощности входного шума Н а

схематический

смоделируйте эту схему - схема, созданная с помощью CircuitLab

где Н а "=" ( Ф − 1 ) к Т 0

и Ф - коэффициент шума как отношение мощностей: Ф "=" 10 Ф г Б / 10

условно, Т 0 "=" 290 К см. примечание к приложению HP, стр. 8

Вы можете преобразовать это в напряжение от источника импеданса Z 0 к

е н 2 ¯ "=" Н а Z 0

Например, с коэффициентом шума 1,7 дБ в системе 50 Ом: Ф "=" 1,48 , эквивалентная PSD добавленного шума равна Н а ≈ − 177 г Б м / ЧАС г что эквивалентно среднеквадратичному напряжению около 0,31 н В / ЧАС г от источника 50 Ом.

Просто будьте осторожны, так как коэффициент шума, как правило, зависит от импеданса источника, поэтому, хотя это представление является точным для источника 50 Ом, если вы измените импеданс источника Ф и Н а скорее всего изменится.

Разве это не должно быть -177 дБм/Гц, а не корневая частота?
Исправлено, спасибо - @MaxW
Получил прибор на анализаторе спектра, шум оказался в 3 раза ниже расчётного.
Если вы говорите, что шумовые напряжения были низкими в 3 раза (около 10 дБ), то либо у вас есть устройство с коэффициентом шума около 0,6 дБ (вероятно маловероятно), либо есть какая-то проблема с вашими измерениями. С удовольствием приму участие, если вы опубликуете более подробную информацию. Как именно вы измеряете шум?
Входное сопротивление 50 Ом для получения минимальной спектральной плотности шума анализатора спектра, среднее значение составляло 1,5 нВ/rtHz. Затем входная нагрузка 50 Ом на контрольной плате прибора, выход подключен к анализатору спектра, полоса пропускания 10 Гц. Показала спектральную плотность ~3 нВ/ртГц в диапазоне от 10 МГц до 100 МГц с горбом 1/f в диапазоне от 50 кГц до 10 МГц.
Шум от резистора 50 Ом при комнатной температуре составляет около 0,9 нВ/rtHz, подача его через усилитель с коэффициентом усиления 16 дБ дает 5,6 нВ/rtHz. Если вы не измеряете хотя бы это, то либо усилитель не имеет того усиления, о котором вы думаете, либо есть проблема с тем, как вы измеряете шум.
Я подумал то же самое о резисторе 50 Ом, умноженном на коэффициент усиления. Тем не менее, при тестировании спектра шума я проверил усиление и фазу усилителя, и усиление было точно таким, как указано в спецификации, поэтому я знаю, что усиление в порядке. Тогда почему бы 50 Ом не умножить на усиление?? Я точно не знаю, но когда я проделал обратные вычисления по результатам теста, я получил отрицательное значение для входного шума МШУ. Что может быть не так с моей тестовой установкой, чтобы иметь такой низкий выходной шум?
Еще интересно, что коэффициент усиления усилителя составляет <0 дБ ниже 1 МГц, а спектральная плотность шума ниже 1 МГц устройства составляет 30-60 нВ/ртГц.
Он колеблется? Он имеет усиление до нескольких ГГц, как далеко вы можете проверить колебания? Какой анализатор спектра вы используете?
Он не колеблется, насколько я могу судить. Устройство находится на плате Eval, так что оно оптимально настроено для тестирования. Анализатором спектра является FSV3 Rohde & Schwartz.
Ручной расчет отношения коэффициента шума к спектральной плотности шума напряжения
СпросиСетьПолитика конфиденциальности1y, 0v