圖 4：輸入短接至地時放大器的噪聲頻譜密度顯示出有 1/f 分量。除以 80dB 電路增益，就可產(chǎn)生輸入?yún)⒖荚肼暋?/p>

圖 5：輸入短接至地時的峰至峰值放大器噪聲 (100kHz 范圍) 與噪聲頻譜密度相關(guān)。

測量仍然不是一項簡單的任務(wù)

在這個電路的設(shè)計和測試期間，出現(xiàn)了幾種不太明顯的影響，這顯示出測量超低噪聲的難度。將輸入短接至地并將輸出連至示波器，揭示出很多用 RMS 電壓表或頻譜分析儀看不到的信息。用陶瓷電容器進行輸入濾波和第二級濾波時，只用手指敲擊實驗臺就會產(chǎn)生很大的信號擺幅，從而顯示出陶瓷電容器的壓電特性。這使得人們轉(zhuǎn)而采用固鉭電容器。

還有一種明顯的影響是，待測噪聲如此之小，以至于需要不同尋常的測量方法，以確保得到可靠的測量結(jié)果。將放大器電路板放在型號較舊的示波器前面，就會顯示規(guī)則的 20kHz 信號 (就像示波器內(nèi)有一個開關(guān)穩(wěn)壓器)，該信號的幅度大于輸入?yún)⒖荚肼��？拷鼘嶒炁_上的萬用表放置放大器電路板，就會產(chǎn)生一個很大的 60Hz 信號。圖 6 顯示，當放大器放置在加電示波器前面幾英寸的地方時，放大器是多么靈敏。在上述兩種情況下，將電路板從設(shè)備附近拿開，或者改變電路板的朝向，都會改變信號幅度，而關(guān)斷設(shè)備則會消除信號。在鉛筆末端纏繞幾個導(dǎo)線回路，將這連至函數(shù)發(fā)生器，以在不同頻率時作為小型天線使用。不出所料，電路板上的某些區(qū)域有一些電路回路與實驗臺設(shè)備中的電感器和變壓器發(fā)生了磁耦合。為此進行了一些布局改進，以幫助最大限度減少回路，不過顯而易見的是，需要外部屏蔽。

圖 6：輸入短接至地和靠近示波器時，所顯示的信號突出表明放大器電路板對磁場的靈敏度。

屏蔽盒結(jié)構(gòu)

圖 7 和圖 8 顯示了用來放置噪聲放大器電路板的屏蔽盒之內(nèi)部結(jié)構(gòu)。放大器電路板與 6 節(jié) D 號堿性電池一起放置在屏蔽盒內(nèi)，該屏蔽盒是用 0.050" 厚的 Mu Metal 做成的，以針對低頻磁場提供良好的屏蔽效果。然后，將這屏蔽盒放入一個由 2 盎司覆銅板做成的盒子中，兩個盒子之間留出 1/2’’ 空隙，之所以選擇覆銅板，是要針對較高頻率提供良好的屏蔽效果。最后，將這兩個盒子放入一個不銹鋼盒 (一個再利用的餅干盒) 中，以針對磁場提供一定程度的初始屏蔽，盒間依然留出 1/2’’ 空隙。各個盒之間的 1/2’’ 空氣隙幫助衰減磁場。附錄 A “用于磁場屏蔽的材料”一文探討了對低頻磁場屏蔽有用的材料。

圖 7：屏蔽盒結(jié)構(gòu) (不銹鋼盒內(nèi)套銅板盒再內(nèi)套 Mu Metal 盒) 以衰減磁場。

圖 8：詳細的屏蔽盒結(jié)構(gòu)。請注意，僅輸入同軸纜屏蔽層連至金屬屏蔽盒，以防止產(chǎn)生地回路。

關(guān)于屏蔽盒的構(gòu)造，需要提及幾個重要的方面。內(nèi)部放大器電路板用同軸電纜將信號從電路板送出來，送到輸入和輸出 BNC 連接器。不過，必須注意同軸纜屏蔽層的連接。僅輸入屏蔽層連至電路板的地平面和最外層的不銹鋼盒。輸入和輸出 BNC 屏蔽層都連至不銹鋼盒，同時輸入和輸出端的同軸纜屏蔽層都連至電路板地。如果輸出屏蔽層也連至不銹鋼盒，那么就會形成一個地回路，這可能會增強雜散磁場。每一層屏蔽盒都通過金屬螺釘和支架與其外面一層屏蔽盒實現(xiàn)電氣連接，放大器電路板用阻焊層隔離。這樣一來，無需在內(nèi)部連至放大器電路板的地平面，就可以實現(xiàn)屏蔽盒之間的連接，這樣就不會產(chǎn)生可能的回路。最后，不銹鋼本身可以增大衰減：不銹鋼盒體與盒蓋的內(nèi)外邊緣經(jīng)過打磨，以清除裝飾漆和保護層，確保盒體與盒蓋之間有良好的電氣接觸。

值得一提的是，即使所有聯(lián)注放在屏蔽電路上，但是電壓頻率場依然足夠強以直接影響噪聲曲線，如圖 4 所示。幸運的是，屏蔽足夠有效，能夠最大限度減小這些場產(chǎn)生的信號。即便如此，在進行測量時，人們還是應(yīng)該充分意識到與電路相互影響的各種場的潛力。