基于 ADALM2000 的运算放大器低频噪声评估方法

在上一篇《ADI 高级主动学习模块 ADALM2000 介绍》文章中，我们介绍了Analog Devices公司 (以下简称ADI) 的高级主动学习模块 ADALM2000，称其为“便携式实验室”，并介绍了其多功能性和简便的设置方法。 

本文进一步深入运用 ADALM2000，进行更具实践性的实验。实验对象为 ADI 的评估板 EVAL‑KW4502Z。将详细阐述 ADALM2000 与EVAL‑KW4502Z 结合使用的方法、电路评估的具体步骤及其优势，以期为电子电路评估技能的提升和调试效率的优化提供参考。

EVAL‑KW4502Z 是一款专用于评估运算放大器低频噪声的评估板。它旨在快速测量 0.1Hz 到 10Hz 的低频噪声，适用于具有低功耗、低噪声和零漂移等特性的运算放大器。

ADALM2000 不仅可提供 EVAL‑KW4502Z 所需的 ±5V 等低压电源，还能利用其内置示波器功能，直接显示并详细分析被测运放输出的低频噪声波形。传统上，低频噪声评估往往需要大型专用仪器，而通过 ADALM2000 与专用评估板的组合，可在手掌大小的设备上完成高质量评估，不受场地限制。

打开 EVAL‑KW4502Z 套件，内容十分简洁，包含以下部件：

• EVAL-KW4502Z 评估板主体
• 2 引脚微型跳线短路帽

EVAL‑KW4502Z 板尺寸紧凑，与 ADALM2000 (长 11.5cm × 宽 7cm) 的尺寸匹配良好。2 引脚微型跳线短路帽已预装在如下图 (图4) 所示指定区域，用于切换运放类型，需妥善保管。

接着，把它连接到 ADALM2000。只需将 ADALM2000 模块顶部的引脚接头与 EVAL-KW4502Z 连接，并对齐引脚排列，便于完成集成。

本次演示中，我们将提前下载 ADI 提供的 Scopy 配置文件 (.ini 文件)。请访问下方网址并下载“hosc_scopy_config_files.zip”。稍后，我们将在压缩包中使用名为“Noise Demo Oscilloscope Config.ini”的配置文件。

Low Frequency Noise KWIK Lecture + Lab [Analog Devices Wiki]

在 Scopy 中加载该配置文件后，示波器的时基将自动设为 625ms/div，电压轴设为 200mV/div，同时电源输出自动配置为 ±5V 并启用。下一节将探讨利用该评估环境测量低频噪声的具体方法。

用 USB-A 转 USB-micro-B 线连接你的电脑和 ADALM2000，启动 Scopy。本实验无需使用 ADALM2000 附带的跳线电缆和引脚接头。关于 Scopy 软件安装及与 PC 连接的具体操作，请参照《ADI 高级主动学习模块 ADALM2000 介绍》。 

在 Scopy 主界面中，选择 ADALM2000 模块，然后点击 Connect 按钮完成连接。连接成功后，ADALM2000 本体上的 LED1 会闪烁指示。

接着点击 Load，加载先前下载的“Noise Demo Oscilloscope Config.ini”文件。

加载后，示波器的时基和电压轴即按预设值自动设定。

点击 Power Supply 可确认电源已自动设为 ±5V。

该套件支持评估三种运算放大器的低频噪声：

• 低功耗功放 LT1782→跳线设置为“LOW POWER”
• 低噪声双极运算放大器 ADA4077→将跳线设置为“LOW NOISE”
• 低噪声零漂移运算放大器 ADA4522→跳线设置为“ZERO‑DRIFT”

首先将跳线设为“LOW POWER”，测量 LT1782 的低频噪声。需注意，滤波器的时间常数为 10 秒，在开机且设置跳线后，滤波器稳定时间最长可达 1 分钟。

准备步骤完成后，开始正式测量。如下图所示，依次点击 Oscilloscope → Run 按钮。

等了几秒钟后，出现了如下图 (图13) 所示波形。接下来，我们使用测量功能来数值地查看发出的低频噪声量。

开启“Display All”后，可读取峰峰值 (Peak‑peak) 和 AC 有效值 (RMS)。本次实测结果分别为 1.372V 和 203.889mV。这些数值为输出折算噪声，要得到输入折算噪声，需除以测量系统的总增益 (10⁶)。由此计算出输入折算噪声的峰峰值约为 1.372μVpp，有效值约为 203.889nVrms (约 0.204μVrms)。

以上即完成 LT1782 低频噪声的可视化与量化测量，操作便捷。

上文我们已经测量了 LT1782 的低频噪声，接下来将跳线切换至“LOW NOISE”，测量 ADA4077 的低频噪声。

在相同的测量条件下，ADA4077 的输出噪声波形幅度显著减小。从数值上看，其峰峰值和有效值约为 LT1782 的五分之一，体现了低噪声双极性运放的优势。

最后，把跳线切换到“ZERO‑DRIFT”模式来评估 ADA4522。该运放具有零漂移特性，长时间工作下失调漂移极低，且低频噪声性能优异。实际噪声水平究竟如何，零漂移效果的具体表现，可通过相同的测试流程进行验证。由于篇幅所限，具体测量数据和波形在此不再展开，有兴趣的读者可自行使用 ADALM2000 与 EVAL‑KW4502Z 进行实测。

本文展示了 ADALM2000 与 EVAL‑KW4502Z的 组合应用，通过实际测量验证了不同类型运算放大器的低频噪声差异。该实验方案适用于希望将数据手册参数与实测波形进行对照、以及直观比较不同运放噪声特性的场景。仅需桌面级紧凑设备即可完成以往需要大型仪器的评估工作，具有较高的实用价值。

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