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在微弱信號(hào)采集領(lǐng)域，采集電路的噪聲水平是一個(gè)十分重要的指標(biāo)，關(guān)系著目標(biāo)信號(hào)的信噪比，因此，在進(jìn)行相關(guān)電路設(shè)計(jì)的過(guò)程中，必須要對(duì)其噪聲水平進(jìn)行測(cè)試。在原理圖設(shè)計(jì)階段，可以通過(guò)仿真軟件摸底電路的噪聲水平。常用的仿真軟件有Multisim、PSpice、LTspice等，本文介紹一下如何使用PSpice進(jìn)行噪聲分析并計(jì)算噪聲有效值。

一：PSpice

1、繪制仿真電路圖；

2、設(shè)置仿真參數(shù)：起始頻率為0.01Hz，終止頻率為10kHz，掃描類型為十倍頻程，每十倍頻程點(diǎn)數(shù)為1000，輸出節(jié)點(diǎn)為OUT，輸入噪聲參考源為V3；

3、添加輸出電壓噪聲密度曲線：V(ONOISE)；

4、添加輸出電壓噪聲有效值曲線，SQRT表示開(kāi)方運(yùn)算，S表示積分運(yùn)算：SQRT(S(V(ONOISE)*V(ONOISE)))；

5、計(jì)算輸出電壓噪聲有效值：PSpice不能直接根據(jù)仿真帶寬顯示電壓噪聲有效值，需要在曲線中通過(guò)光標(biāo)選擇有效值計(jì)算的帶寬范圍，因此，需要調(diào)出光標(biāo)，分別將兩個(gè)光標(biāo)置于仿真帶寬的兩端，即0.01Hz處和10kHz處，即可測(cè)得0.01Hz-10kHz范圍內(nèi)輸出電壓噪聲的有效值。

在0.01Hz-10kHz帶寬內(nèi)，該電路輸出電壓噪聲有效值為1.4636uVrms。

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二：LTspice

1、繪制仿真電路圖；

2、設(shè)置噪聲分析參數(shù)：輸出節(jié)點(diǎn)為OUT，輸入噪聲參考源為V3，掃描類型為十倍頻程，每十倍頻程點(diǎn)數(shù)為1000，掃描起始頻率為0.01Hz，終止頻率為10kHz；

3、運(yùn)行仿真即可得到輸出電壓噪聲密度曲線，通過(guò)ctrl+鼠標(biāo)左鍵點(diǎn)擊上方曲線名稱（V（onoise））即可得到仿真帶寬范圍內(nèi)的輸出電壓噪聲有效值；

在0.01Hz-10kHz帶寬范圍內(nèi)，該電路的輸出電壓噪聲有效值為1.5101uVrms（仿真結(jié)果與Multisim和PSpice仿真結(jié)果不一致可能是因?yàn)?a target="_blank">運(yùn)算放大器仿真模型版本不同）。

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三：Multisim

1、繪制仿真電路圖；

2、輸出電壓噪聲密度曲線

2.1、設(shè)置分析參數(shù)：輸入噪聲參考源為V1，輸出節(jié)點(diǎn)為V(3)，參考節(jié)點(diǎn)為V(0)，選擇計(jì)算功率譜密度曲線；

2.2、設(shè)置頻率參數(shù)：起始頻率為0.01Hz，停止頻率為10kHz，掃描類型為十倍頻程，每十倍頻程點(diǎn)數(shù)為1000；

2.3、設(shè)置輸出參數(shù)：onoise_spectrum；

2.4、運(yùn)行仿真即可得到電路輸出電壓噪聲密度曲線；

3、輸出電壓噪聲有效值

3.1、在分析參數(shù)中將計(jì)算功率譜密度曲線更換為計(jì)算總噪聲值，其余設(shè)置不變；

3.2、頻率參數(shù)設(shè)置保持不變；

3.3、設(shè)置輸出參數(shù)：onoise_total；

3.4、運(yùn)行仿真得到輸出電壓噪聲有效值；

在0.01Hz-10kHz帶寬范圍內(nèi)，該電路的輸出電壓噪聲有效值為1.46491uVrms。

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審核編輯 黃宇