Шум — бюджет ошибки, зависящий от полосы

Случайные колебания отличаются от DC-смещения

Шум меняется во времени; смещение — систематический сдвиг среднего. Нужны разные измерения и исправления. Для плотности белого шума напряжения en в V/√Hz и идеальной прямоугольной шумовой полосы B шум RMS равен $e_n\sqrt{B}$. Реальные фильтры имеют эквивалентную шумовую полосу, не обязательно равную сигнальной −3 dB. Однополюсный фильтр нижних частот имеет белую шумовую полосу π/2 от частоты среза.

Идеальный резистор при абсолютной температуре T имеет плотность теплового шума напряжения $\sqrt{4kTR}$ с постоянной Больцмана k = 1.380649 × 10⁻²³ J/K. При T = 300 K и R = 10 kΩ это 12.8716 nV/√Hz. В заданной прямоугольной полосе 100 Hz RMS равен 128.716 nV. Через идеальное усиление 11 получается 1.41588 μV RMS выхода.

Правильно объединяйте независимые источники

Если два независимых приведённых ко входу вклада RMS равны 2 μV и 3 μV, итог — $\sqrt{2^2+3^2}=3.605551$ μV, а не 5 μV. Коррелированный шум требует перекрёстных членов и не допускает сокращения. Усилитель также имеет плотность токового шума; на импедансе источника он создаёт шум напряжения. Поэтому деталь с минимальным шумом напряжения не автоматически лучшая для высокоомного датчика.

Для предполагаемой плотности токового шума 1 pA/√Hz и резистивного источника 100 kΩ эквивалентная плотность напряжения — 100 nV/√Hz. Она может превышать шум напряжения усилителя. На низкой частоте могут преобладать фликкер-шум и дрейф, поэтому оценка только белого шума должна задавать диапазон частот.

Измеряйте, не создавая новую проблему

Задайте усиление, полосу, усреднение и приведение результата ко входу или выходу. Проверяйте наводки 50/60 Hz, связь питания и заземление до признания каждого нежелательного сигнала «шумом устройства». Повторяйте измерение с заменой источника сигнала представительным импедансом, а не нереалистичным замыканием, стирающим эффекты токового шума. ADI MT-047 объясняет зависимость от импеданса источника и модель резистивного шума.