1.2.5. Анализ шума Noise Analysis

Анализ шума может быть проведен только вместе с анализом АЧХ.

Анализ шума строит распределение амплитуды шума по частотам.

При запуске анализа шума PSpice вычисляет следующие параметры для каждой частоты заданной для анализа частотных характеристик:

• шумы радиоэлементов, т.е. вклад шума передаваемого на обозначенный вывод схемы от каждого резистора и полупроводникового прибора схемы; для полупроводников шум также разбивается на составляющие части: температурный, фликкер и дробовой шум.

• Суммарное выходное напряжение шума и значение шума, приведенное к входу

Для вычисления шума, приведенного к входу, значение выходного шума делится на коэффициент усиления. В результате можно сравнивать шум разных схем вне зависимости от их коэффициента усиления.

Установка задания на моделирование

Для установки параметров моделирования анализа шума необходимо:

в меню Analysis - Setup выбрать AC sweep. Перед Вами появится окно установки задания (рис.21). В этом диалоговом окне установить:

1) параметры анализа частотных характеристик.

2) Поставить галку в поле Noise Enaibled

3) Ввести параметры анализа шума

в поле Output Voltage – ввести название узла, в котором вы хотите получить шум.

Формат задания имени узла: 1) V(имя узла) – обозначает напряжение на узле относительно земли (например, V(out), если выходной узел назван out) ;

2) V(имя узла1, имя узла2) – обозначает напряжение между двумя узлами (в том случае, если сигнал снимается не относительно земли, пример записи V(out1, out2)).

Неправильные записи в Output Voltage : out или 5 (некоторые думают, что здесь надо указать выходное напряжение)

В поле I/V ввести имя источника переменного тока или напряжения, подключенного к входу схемы. Примеры обозначений: V1 или I1.

В поле I/V не следует записывать: in,

В поле Interval – ввести целое число n, показывающее, что на каждой n-ой частоте выведется значение шума в таблицу выходного файла, показывающего индивидуальный вклады каждого шумящего элемента в общий шум. Это необходимо для уменьшения размера выходного файла. Это поле можно не заполнять, т.е. оставить пустым!

Пример установки анализа АЧХ и шума.

Для схемы на рис.23 задать анализ АЧХ и шума.

Рис.23. Схема для примера установки анализа АЧХ и шума

Перед установкой анализа надо выполнить требования к схеме. Они выполнены, т.к. установлен входной источник переменного сигнала и задан его параметр AC =1.

Окно задания на моделирование будет выглядеть следующим образом.

Рис. 24. Установка анализа АЧХ и шума для схемы на рис.23.

В результате получим график АЧХ и график шума:

Рис 25. Результаты анализа АЧХ и шума для схемы на рис.23.

Просмотр шумовых характеристик в программе Probe

НЕЛЬЗЯ ОДНОВРЕМЕННО УВИДЕТЬ ГРАФИК ШУМА И АЧХ, Т.К. ИХ ЗНАЧЕНИЯ ПО ОСИ Y РАЗЛИЧАЮТСЯ НА НЕСКОЛЬКО ПОРЯДКОВ.

Поэтому перед построением графика шума сотрите график АЧХ (если он построен).

Для отображения шумовой характеристики необходимо в программе Probe войти в меню Trace и выбрать команду ADD. В появившемся окне выбрать необходимую шумовую характеристику в левой списке окна, и нажать кнопку OK.

Обозначение шумовых характеристик в программе Probe, при помощи которых можно увидеть графики вклада шума отдельных элементов и общий выходной шум, схемы показан в таблице 1.

Таблица1 Обозначение графиков шума в программе Probe

Вид шумовой характеристики	Формат выходной переменной	Матем. Выражение
Фликкер шум элементов	NFID(имя элемента) NFIB(имя элемента)
Дробовой шум элементов	NSID(имя элемента) NSIB(имя элемента) NSIC(имя элемента)	Для диодов Шум = 2qI Для полевых транзисторов 4kT(dI/dV)(2/3)
Тепловой шум для RB, RC, RD, RE, RG, RS	NRB(имя элемента) NRC(имя элемента) NRD(имя элемента) NRE(имя элемента) NRG(имя элемента) NRS(имя элемента)	4kT/R
Суммарный шум для элемента	NTOT(имя элемента)	Сумма всех составляющих шума элемента
Суммарный шум схемы	NTOT(ONOISE)
Среднеквадратичное значение шума на выходе цепи	V(ONOISE)
Эквивалентное значение шума, приведенное к входу	V(INOISE)	V(ONOISE)/КОЭФ_УСИЛ

Единицы измерения параметров шума

Параметр анализируемого шума Единица измерения

Шумовой вклад отдельного элемента

вида Nxxx

Суммарный шум на входе или

выходе V(ONOISE) или V(INOISE)