一种信号链噪声分析方法及装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种信号链噪声分析方法及装置，所述方法包括：获取所述信号链的拓扑图，基于简化规则构建与所述信号链对应的简化信号链；确定所述简化信号链中每个元件模块的等效噪声带宽；确定所述简化信号链中每个元件在所述简化信号链的输出端的噪声影响数据；基于每个元件在所述简化信号链的输出端的噪声影响数据，将全部元件对应的噪声影响数据的和作为所述信号链的噪声

【技术实现步骤摘要】
一种信号链噪声分析方法及装置


[0001]本专利技术涉及电子设计
，具体涉及一种信号链噪声分析方法及装置
。

技术介绍

[0002]信号链是指一个系统中信号从输入到输出的路径
。
即是对从信号采集
(
传感器
)、
信号处理
(
放大
、
缩小
、
滤波
)、
模数转换
(AD
转换器
)、
到程序处理
(
微处理器
)
这一信号流的总称
。
研究人员往往需要从信号链的输出端提取所需目标信号，但在整个传输链路中的各个部分都会引入噪声干扰，噪声干扰会直接影响研究人员提取目标信号的准确性
。
因此，在设计信号链之前能够通过噪声分析来确定一个信号链的设计是否满足需求就显得尤为重要
。

技术实现思路

[0003]有鉴于此，本专利技术提供了一种信号链噪声分析方法及装置，能够解决提高信号链噪声分析的准确性的技术问题
。
[0004]为了解决上述技术问题，本专利技术是这样实现的
。
[0005]一种信号链噪声分析方法，所述方法包括：
[0006]步骤
S1
：获取所述信号链的拓扑图，基于简化规则构建与所述信号链对应的简化信号链；
[0007]步骤
S2
：确定所述简化信号链中每个元件模块的等效噪声带宽；确定所述简化信号链中每个元件在所述简化信号链的输出端的噪声影响数据；
[0008]步骤
S3
：基于每个元件在所述简化信号链的输出端的噪声影响数据，将全部元件对应的噪声影响数据的和作为所述信号链的噪声
。
[0009]优选地，所述步骤
S1
，所述简化规则为：
[0010]所述拓扑图中，对信号链的输入以及防止信号链发生过压情况的保护模块不额外增加噪声；将信号滤波模块简化为仅有一个极点的信号滤波模块；为目标信号提供基准电压的基准电压模块不增加噪声；对外部干扰信号起到隔离作用的隔离模块不增加噪声；所述信号链中各模块的噪声频谱密度
(NSD)
在采样频率上是均匀的，且仅存在热噪声；对于模数转换器
(ADC)
的噪声，取
KTC
噪声和额外的噪声源作为
ADC
总噪声
。
[0011]优选地，所述构建与所述信号链对应的简化信号链，包括：
[0012]将所述信号链的增益模块的增益级视为黑匣子；将所述信号链的信号滤波器嵌入驱动器内；忽略所述信号链的拓扑图中的不额外增加噪声的模块，对所述信号链的拓扑图进行简化，得到所述简化信号链
。
[0013]优选地，所述步骤
S2
：确定所述简化信号链中每个元件模块的等效噪声带宽；确定所述简化信号链中每个元件在所述简化信号链的输出端的噪声影响数据，包括：
[0014]所述简化信号链中电阻的噪声频谱密度
(NSD)
为：
[0015][0016]其中，
NSD
resistor
为电阻的噪声频谱密度，
k
为玻尔兹曼常数，
T
为开尔文温度，
R
为电阻值，
V
为伏特即电压，
Hz
为赫兹；
[0017]所述电阻在所述简化信号链的输出端的噪声影响数据
noise
resistor
为：
[0018]其中
bandwidth
为信号链带宽；
[0019]对于单极点系统，单极点系统的等效噪声带宽
ENB1
为：
[0020][0021]对于双极点系统，双极点系统的等效噪声带宽
ENB2
为：
[0022][0023]其中，
R
ADC filter
为
ADC
输入
RC
滤波器滤波电阻，
C
ADC filter
为
ADC
输入
RC
滤波器滤波电容，
C
ADC sampling
为
ADC RC
网络采样电容；
[0024]对于信号滤波模块，所述信号滤波模块的等效噪声带宽
ENB3
为
:
[0025][0026]所述信号滤波模块在所述简化信号链的输出端的噪声影响数据
noise
signal filter
为：
[0027][0028]其中，
R
driver
为
ADC
放大器驱动电阻，
V rms
为电压有效值；
[0029]对于增益模块，所述增益模块的等效噪声带宽
ENB4
为：
[0030][0031]所述增益模块在所述简化信号链的输出端的噪声影响数据
noise
gain stage
为：
[0032]其中，
NSD
为所述增益模块的噪声频谱密度，
PGA
gain
为增益级；
[0033]ADC
放大器驱动电阻的等效噪声带宽
ENB5
为：
[0034][0035]所述
ADC
放大器驱动电阻在所述简化信号链的输出端的噪声影响数据
noise
driver amp resistors
为：
[0036][0037][0038][0039]其中，
noise
driver amp feedback resistors
为
ADC
放大器驱动反馈电阻噪声影响，
noise
driver amp input resistors
为
ADC
放大器驱动输入电阻噪声影响，
R
driver
为
ADC
放大器驱动输出等效电阻；
[0040]ADC
放大器驱动的等效噪声带宽
ENB6
为：
[0041][0042]所述
ADC
放大器驱动在所述简化信号链的输出端的噪声影响数据
noise
driver amp
为：
[0043][0044]其中，
NSD
driver
为
ADC
放大器驱动的噪声频谱密度；
[0045]ADC
输入
RC
滤波器的等效噪声带宽
ENB7
为：
[0046][0047]所述
ADC
输入
...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种信号链噪声分析方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：步骤
S1
：获取所述信号链的拓扑图，基于简化规则构建与所述信号链对应的简化信号链；步骤
S2
：确定所述简化信号链中每个元件模块的等效噪声带宽；确定所述简化信号链中每个元件在所述简化信号链的输出端的噪声影响数据；步骤
S3
：基于每个元件在所述简化信号链的输出端的噪声影响数据，将全部元件对应的噪声影响数据的和作为所述信号链的噪声
。2.
如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤
S1
，所述简化规则为：所述拓扑图中，对信号链的输入以及防止信号链发生过压情况的保护模块不额外增加噪声；将信号滤波模块简化为仅有一个极点的信号滤波模块；为目标信号提供基准电压的基准电压模块不增加噪声；对外部干扰信号起到隔离作用的隔离模块不增加噪声；所述信号链中各模块的噪声频谱密度
(NSD)
在采样频率上是均匀的，且仅存在热噪声；对于模数转换器
(ADC)
的噪声，取
KTC
噪声和额外的噪声源作为
ADC
总噪声
。3.
如权利要求1‑2中任一项所述的方法，其特征在于，所述构建与所述信号链对应的简化信号链，包括：将所述信号链的增益模块的增益级视为黑匣子；将所述信号链的信号滤波器嵌入驱动器内；忽略所述信号链的拓扑图中的不额外增加噪声的模块，对所述信号链的拓扑图进行简化，得到所述简化信号链
。4.
如权利要求3所述的方法，其特征在于，所述步骤
S2
：确定所述简化信号链中每个元件模块的等效噪声带宽；确定所述简化信号链中每个元件在所述简化信号链的输出端的噪声影响数据，包括：所述简化信号链中电阻的噪声频谱密度
(NSD)
为：其中，
NSD
resistor
为电阻的噪声频谱密度，
k
为玻尔兹曼常数，
T
为开尔文温度，
R
为电阻值，
V
为伏特即电压，
Hz
为赫兹；所述电阻在所述简化信号链的输出端的噪声影响数据
noise
resistor
为：其中
bandwidth
为信号链带宽；对于单极点系统，单极点系统的等效噪声带宽
ENB1
为：对于双极点系统，双极点系统的等效噪声带宽
ENB2
为：其中，
R
ADC filter
为
ADC
输入
RC
滤波器滤波电阻，
C
ADC filter
为
ADC
输入
RC
滤波器滤波电容，
C
ADC sampling
为
ADC RC
网络采样电容；对于信号滤波模块，所述信号滤波模块的等效噪声带宽
ENB3
为
:
所述信号滤波模块在所述简化信号链的输出端的噪声影响数据
noise
signal fil...

【专利技术属性】
技术研发人员：乔晓辉，李珊如，刘彦，董小格，
申请(专利权)人：河北汉光重工有限责任公司，
类型：发明
国别省市：