如何將基準源噪聲減半

低頻1/f噪聲(LF噪聲)指的是電壓基準源在10Hz以下的噪聲，設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，構成一個不受控制的分壓器，從而引起電壓誤差和長期不穩定性。大阻值串聯電阻同樣也會產生誤差，這種誤差通常是由于漏電流產生了不希望的壓降以及電阻自身的熱噪聲引起的。

多個基準源串聯可以降低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)則是以RMS幾何求和。例如，使用四個基準源，每個基準源等效于一個VREF基準和一個VNOISE噪聲，則產生如下輸出：



噪聲電壓與直流基準電壓之減半。

圖1給出了如何將多個基準源串聯，產生一路低噪聲基準電壓的電路連接。所用電阻采用高穩定性的金屬薄膜電阻，所選擇的運算放大器具有低噪聲、超低輸入失調電壓和低溫度系數。


圖1. 由四路2.5V基準源串聯產生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電壓基準源可用于該設計。表1和表2所示為使用MAX6037或MAX6143基準源時所產生的電壓噪聲。每個表都顯示了4個基準源中每一個以及組合后產生的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電壓基準源時所測得的噪聲電壓

Measurement Points	Noise (μVRMS)	Noise(μVP-P)
Reduced noise output(op amp, output to V-)	1.0	10
Across Reference A(OUTA to GNDA)	1.9	20
Across Reference B(OUTB to GNDB)	1.6	19
Across Reference C(OUTC to GNDC)	1.7	20
Across Reference D(OUTD to GNDD)	2.7	30

表2. 圖1電路使用MAX6143 2.5V電壓基準源時所測得的噪聲電壓

Measurement Points	Noise (μVRMS)	Noise(μVP-P)
Reduced noise output(op amp, output to V-)	0.27	2.2
Across Reference A(OUTA to GNDA)	0.52	4.7
Across Reference B(OUTB to GNDB)	0.60	4.8
Across Reference C(OUTC to GNDC)	0.50	4.3
Across Reference D(OUTD to GNDD)	0.55	4.7

基準源串聯架構的附加優點是：可以降低由噪聲引起的長期漂移。