高阻器件低频噪声测试技术与应用研究--高阻样品噪声测试解决方案

 3.2 高阻样品噪声测试解决方案

为解决国内外现有高阻器件低频噪声测试技术中存在的问题，本文设计了两种噪声测试技术作为解决方案，分别是一种电压噪声测试技术和一种电流噪声测试技术。这两种技术分别解决了前文中描述的电压噪声和电流噪声测试技术的技术难题，并克服或缓解了已有高阻器件噪声测试技术的缺陷。

3.2.1高阻样品电压噪声测试方案设计

本技术的基本原理是利用一种特殊的桥两边元件不对称的电桥来实现噪声信号的测试。该方法解决了已有电压噪声测试方法中源阻抗过高、耦合电容承受电压过高和无法测试单个高阻器件噪声的问题。

3.2.1.1测试方案介绍

图3.9是本研究设计的新的高阻器件低频噪声测试电路的基本原理图。

该电路一改以往本实验室采用的单端接地的信号输入方式，采用了差分输入方式。其中R x为待测样品，R t、R 1和R 2均为绕线电阻用于平衡电桥。该电路结构的主要优点如下：

（1）解决以往高阻器件电压噪声测试技术无法测试单个器件的缺陷

在噪声测试领域中其实已有的一种类似结构如图3.10：图3.10是本实验室研究者在研究中提到的一种厚膜电阻测试电路：图中四个电阻阻值相同，所测噪声为四个相同电阻器的平均噪声。该电路的缺陷是一次测得四个样品的噪声而无法测单一样品的噪声。实际上四个电阻无法完全做到阻值完全相同，四个电阻间百分之一的阻值误差就有可能导致无法实现文献中所提到直流耦合。

即便对其进行改进，将其中三个电阻换为噪声可以忽略的绕线电阻来测单一样品，同样还存在下述问题：该电路测单一样品的噪声时对其他三个隔离电阻阻值有严格限制，必须与样品阻值完全相同，这在工程应用上就带来很大不便。图3.6中的电路也存在同样的问题，且在两电阻阻值都很大的时候，电阻误差也很大，从而该图中电路实际上无法做到像文献中所描述的那样能够做到的直流耦合。

本方案中四个电阻阻值可以各不相同甚至可以差别很大，这在实际工程应用时测试系统电路元件的选择上就会带来很大方便。

（2）样品在理论上可以加任意偏压，并且不需要耦合电容

由于采用电桥结构和差分输入方式，当电路中元件保持如下关系式时：

理论上样品两端可加任意大偏压。通过调节可变绕线电阻R 1来调节放大器两输入端间的电位差使之接近于零，从而可以使用直流耦合，经过本人反复实践，通过调整R 1可以很容易的实现直流耦合，因此不需要耦合电容。这样就使采集信号带宽延展到超低频，解决了本实验室以往测试中只能用交流耦合和信号低频端受限的问题。