原创 单一仪器噪声比较——低功率纳米技术及其它敏感器件的交流与直流测量方法的比较

所有的电子线路都会产生白噪声和1/f噪声[1]。低频测量噪声通常主要由后者决定。锁定放大器的前端通常是1/f噪声的主导源。使用在直流反转法的仪器具有同样的问题。因此，比较锁定放大器与使用直流反转法仪器的噪声性能，实际上是比较它们前端电路的噪声性能。此外，对比时，必须考虑测试对象的电阻。

通常，生产商会给出白噪声[2]性能，但很少给出1/f噪声规格。做一个有效的对比，如图7所示，测量一经设定后，噪声等级也就决定了。另一个重要考虑是，是否使用系统电压噪声或电流噪声。图8是测试系统模型，其中Vn为系统电压噪声，In为电流噪声，Is为源电流。

图8 带电流和电压噪声源In和Vn的理想测试电路

当流经测试对象的功率等于系统的噪声功率时，信噪比[3]为一（任意测量目标）。这可表示为：

PDUT = I2S · RDUT = V2n/RDUT + I2n · RDUT

这个等式描述了图9中的V形曲线。当被测电阻较小时电压噪声占主导地位，测试对象阻值较大时电流噪声占主导地位。当测试对象的阻值RDOT等于Vn/In时，所需的功率最小。最终，仪器性能的主要决定因素就是在保证很好的测量前提下功率有多小。无论如何，重要的是记住，相对于中等阻值的测试对象，极大或极小的测试对象阻值在这些仪器中都会施加不同的限制。

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