[发明专利]一种电阻热噪声测试方法及测试系统

说明书

本发明公开了一种电阻热噪声测试方法。包括如下步骤：提供信号采集器，采集电阻热噪声信号；对采集的电阻热噪声信号进行频谱分析，输出功率谱密度曲线；对测试系统参数进行修正；输出测试结果。本发明提供的电阻热噪声测试方法，具有对外环境要求低、抗干扰能力强、无需对热噪声进行放大再测量等优势，且避免了设计电路的噪声对热噪声测量结果的影响，能测试的电阻值范围广。本发明还提供一种电阻热噪声测试系统。

技术领域

本发明涉及微弱信号测试技术领域，特别涉及一种电阻热噪声测试方法及测试系统。

背景技术

电阻热噪声产生的原因是散射效应和江孙(Johnson)效应。由于电子在导体内无规则的热运动，将产生起伏电流I(t)和起伏电压V(t)。高于热力学零度环境下，电阻内随机变化运动电子将产生微弱电流脉冲，这些电流脉冲迭加就形成电阻热噪声电流。

在高于绝对0°的温度下，物质中的电子都在持续地热运动。由于其运动方向是随机的，任何短时电流都不相关，因此没有可检测到的电流。但是连续的随机运动序列可以导致Johnson噪声或热噪声。电阻热噪声的幅度和其阻值有下列关系：

V_n²＝4K_bTRB

式中，V_n是噪声电压，以V为单位；Kb是玻尔兹曼常数，1.38×10(-23)J/K；T是温度，以K为单位；R是电阻，以Ω为单位；B是带宽，以Hz为单位。

由于电阻产生的热噪声很小，现有测量方法一般使用精密电桥读取光点检流计的方法，由精密电桥测出电阻的微弱信号，再由检流计读出电桥电路的弱电流。

发明专利(专利申请号CN201210071642.1，专利名称“一种针对低噪声放大器前级热噪声的消除电路及方法”)，通过设计电路降低前置放大器引入的电路噪声，使得电路无需考虑噪声安匹配与共轭匹配的折中关系，取得宽带低噪声表再现。

上述两种测量方法中，使用精密电桥检流计测量或者前置放大的方法都设计有前端，都会引入新的噪声源，影响测量结果的准确性；精密电桥检流计的方法对环境的要求的比较高，线路的稍微碰动和人为的读数都会对测试造成较大影响；现有方法都是对电阻热噪声信号放大后再测量，系统误差受自身测试方法和设计影响较大；由于电阻热噪声信号电压很低，属于微弱信号测试领域，由前面的电阻热噪声公式可知，电阻值越大，热噪声信号越大，现有方法仅适用于测量相对较大阻值的电阻，不能测量阻值较小的电阻。

鉴于此，有必要提供一种新的电阻热噪声测量方法解决上述技术问题。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种对外环境要求低、抗干扰能力强、无需对热噪声进行放大再测量的电阻热噪声测试方法及测试系统，避免了设计电路的噪声对热噪声测量结果的影响，且对于较小的电阻同样适用，能测试的电阻值范围广。

为了解决上述问题，本发明的技术方案如下：

一种电阻热噪声测试方法，包括如下步骤：

步骤S1，提供信号采集器，采集电阻热噪声信号；

步骤S2，对采集的电阻热噪声信号进行频谱分析，输出功率谱密度曲线；

步骤S3，对测试系统参数进行修正；

步骤S4，输出测试结果。

进一步地，步骤S3包括：

步骤S31，对信号采集器本底噪声进行修正；

步骤S32，判断输入阻抗是否匹配，若不匹配，进行阻抗匹配修正。

进一步地，步骤S32具体包括：