一些也许您还不知道的 TINA -TI 某些资源! (III)

作者:Hooman Hashemi

对于我们在本《模拟线路》系列第 1 部分或第 2 部分中讨论的 TINA-TI 主题,无论有没有您所“不敢”问的内容,我都希望我的下一个主题《使用 TINA-TI 进行噪声分析》能为您的日常工作带来帮助。

下面是一些可使 TINA-TI 成为出色分析及优化工具的噪声仿真特性:

1. 任何噪声带宽下的输出 RMS 噪声图

启动噪声分析时输入整合“下限”及“上限”频率。
使用光标读取任何带宽下的 RMS 噪声。

2. 噪声密度图 — 参考输入输出

输入参考噪声密度,与信号功率比较时可直接观察 SNR。
输出参考密度图用于发现可能影响噪声的意外峰值。

3. 噪声增益频率依赖性自动计算在内。

例如互阻抗放大器,其中光电二极管电容可影响噪声增益。
在 TINA-TI 中运行噪声分析的要求如下:

1. 只设计一个输入源。既可以是电压源,也可以是电流源!一个以上电源的情况随后介绍。

2. 至少一个输出节点。

3. 包含噪声行为的有源器件宏模型。

当部件放在原理图中时可在 TINA-TI 中自动完成。
确保建模噪声与下面给出的产品说明书相匹配。

4. 需要指定开始及停止频率

这些输入内容不仅可定义噪声密度 x 轴平面图的范围,而且还可决定输出 RMS 噪声的整合带宽。
下图 1 是噪声分析面板,以及输入开始及停止整合带宽的位置。

图 1:噪声分析面板以及所需的频率输入

图 2 是使用光标找到较窄频带上的噪声。看该方法在这里是否有用,主要看通过过滤多余带宽可减少多少噪声。

图 2:使用光标确定任意带宽下的总噪声

如果您的电路需要使用多个电源,只需遵照图 3 中的指导即可。

图 3:噪声仿真的多电源策略

如果您对器件噪声模型的精确度表示怀疑,请使用图 4 中的仿真电路生成曲线图(图 5),随后您可将其与产品说明书对比:

图 4:器件建模噪声图

图 5 是通过对图 4 电路进行噪声仿真生成的曲线图。结果与 LMH6629 产品说明书曲线图非常吻合!

图 5:LMH6629 TINA-TI 噪声模型与产品说明书非常吻合

在噪声分析过程中,如需了解任意电阻器的热噪声(约翰逊噪声)是否占主导地位,可使用图 6 中的电路(或下面链接中提供的宏模块)替代该电阻器。如果你发现输出噪声因此而降低了,就可通过降低该电阻器阻值(热噪声)来改善电路噪声!这种方法在很多放大器电路中都很奏效,因为在通过降低电阻器值来降低噪声时如果电阻器比值保持不变,电路工作就不会受到影响。

图 6:创建一个无噪声电阻器,将其放在原理图中评估热噪声影响

点击这里获得使用图 6 方法的 TINA-TI 宏模块。您可通过在任何 TINA-TI 电路中复制粘贴该宏模块进行热噪声测试(右键点击“宏模块”,选择“输入宏模块”,并将“HCCVS1”从 10k 改为您所需要的任意电阻器值,如图 7 所示):

图 7:无噪声电阻器宏模块(如何将电阻器值编辑为所需值)

在本文最后我将为您提供一个适用于低噪声设计的器件列表。表 1 中包含一个名为“临界电阻”的列,该列电阻高于电源电阻值,输入噪声电流在整个输入噪声电压范围内占主导地位。当电源电阻超过该临界电阻时,可能需要改用具有更低噪声电流的器件。好在我们提供可任意使用的 TINA-TI 工具,其不仅可快速更换其它类型的器件,而且还可运行新的仿真来检验更低的噪声。

表 1:低噪声放大器

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