日志
噪声电路的动态范围
||
噪声发生器、噪声放大器电路的设计，特别是宽带噪声、白噪声电路的设计，对噪声信号通路的频带宽度，一般都能给予足够的重视，。
对电路的动态范围，往往认识不足。噪声信号通路动态范围不足，导致两种结果：改变噪声信号的幅度概率分布；间接改变频谱结构。
例：设计一个白噪声发生器，要求输出噪声功率10dBm@50Ω。
本文只讨论与主题相关的放大电路的动态范围问题。
1） 从输出噪声功率及负载电阻，可以导出输出噪声电压的均方根值，即噪声电压的有效值：
2） 0.707V有效值对应的电压峰值是多少？
噪声信号，就是一个幅度遵循某种概率分布的随机过程。
幅度概率分布的均值（数学期望）就是噪声信号中的直流分量，因为直流分量可非常容易地去除，因而直流分量一般不予考虑，直接令均值为零。
如果幅度概率分布的均值为零，幅度概率分布的方差就是噪声电压的均方根值。因而，对于给定均方根电压的噪声信号，其峰值依赖于噪声电压的概率分布类型。
3） 假定，所讨论噪声信号的幅度服从高斯分布（正态分布）。
高斯分布的概率密度函数的一般性表达式
如果认为x为噪声电压的幅度，μ即为高斯分布的均值，在噪声信号中为零；σ为噪声电压的均方根值。
注意高斯分布的三个概率积分：
以上三个概率积分的物理意义：噪声电压位于±σ范围内的概率仅为0.6828；噪声电压位于±2σ范围内的概率为0.9545；噪声电压位于±3σ范围内的概率为0.9973。
换句话说，为使99.73%的噪声信号不发生畸变，噪声信号通路的动态范围不应低于±3σ，即本文（1）中所计算出的噪声电压均方根值的正负三倍，亦即±2.1V。动态范围为4.2V。
4） 以上是以高斯分布为例计算出的噪声信号动态范围。对于不同的概率分布类型，显然对应不同的信号动态范围。在概率分布类型未知的条件下，应选取对应于不同概率分布类型的、最宽的动态范围计算值。
得到噪声信号的动态范围之后，就是信号通路的动态范围问题了。本例，要求放大电路的动态范围不低于4.2V，因此，应用比较广泛的3.6V ~ 4.2V电源电压的宽带运算放大器并不适合本例应用，应选用更高电源电压的宽带运算放大器。
