如何使用ADI LTspice软件分析噪声问题

2019年05月24日 作者:白小白_3003415

LTspice

LTspice是一款高性能 SPICE 仿真软件、电路图捕获和波形观测器,并为简化模拟电路的仿真提供了改进和模型。LTspice 的下载内容中包括了用于大多数 Analog Devices 开关稳压器、放大器的宏模型,以及用于一般电路仿真的器件库。

了解如何使用LTspice模拟噪声,并使用这个工具来了解有关低噪声设计的更多信息是一件极其有意义的事。LTspice的一个很好用的功能是能够对电路中的噪声进行建模。除了LTspice的基本电路仿真之外,本文还介绍了执行噪声分析和显示结果的基础知识。

我们假设您知道如何创建LTspice原理图并运行AC分析。如果你对噪声理论知之甚少,可以使用LTspice和这里介绍的技术来帮助你学习。

建模噪声与其他建模(如AC分析)略有不同。LTspice在电路的各个组件中找到噪声源; 换句话说,这些噪声源没有用放置在原理图中的单独信号源指定,噪声分析涉及跟踪各个噪声源以及这些源如何相加以产生总输出噪声。

让LTspice自动完成所有“簿记”是一个比手动分析更大的优势。

以下是一些LTspice噪声仿真示例。

模拟1:电阻分压器

我们从一个分压器开始,用于在具有单电源电压的电路中建立电压基准或偏置,电阻产生“热”噪声,噪声量取决于电阻值,带宽和温度(我们从默认温度开始)。

与AC分析一样,从“编辑模拟命令”窗口开始,但选择“噪声”选项卡。然后,填写参数以构建命令。

Output: 电路中的一个点,所有单独的噪声源将组合成一个值。这里使用“REF”。

Input: 将“输入”设置为电路中的无噪声源。我们使用电源V1。LTspice在此处输入的源处计算“等效噪声输入”。我们可能会在以后的文章中更全面地探讨此功能。

Type of sweep: 选择与AC分析一样。这里使用了十年。

Number of points per decade: 输入一个数字以提供所需的绘图和分析分辨率; 这里使用100。

Start Frequency and Stop Frequency: 这些参数类似于AC分析中的相应参数; 它们指定了分析的频率范围。但是,它们还指定了LTspice计算输出总噪声时使用的通带。稍后会有更多内容。现在使用1和100K。

单击“确定”并将噪声分析命令放在原理图上。你可以猜到下一步。运行模拟!

就像在AC分析中一样,使用探针光标并单击REF 节点。请注意,LTspice将输出图的名称更改为“V(onoise)”​​。

该图显示9.1 nV / Hz 1/2的平坦线。这是以RMS方式加在一起的所有单个噪声源的总和,以在输出端产生噪声。垂直轴的单位为nV / Hz 1/2。这是一个不起眼的单位,并解释它超出了本文的范围。只要知道以这种方式描述的噪声源意味着噪声随频率而变化,并且在频率范围内通过带宽的平方根进行积分。例如,如果噪声源是从150 Hz到250 Hz的13 nV / Hz 1/2,则该频率范围内的总噪声为13 nV / Hz ,即100的平方根的1/2倍,即13 nV / Hz 1/2 ×10 Hz 1/2 = 130 nV RMS。

单击R1的主体。这增加了仅来自R1 的输出噪声图。它是6.4 nV / Hz 1/2的扁平线。

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