噪聲、外加功率及測量時間的考量——低功率納米技術

要考慮噪聲誤差，理想的測試系統的信噪比應為100。圖9顯示了不同阻值的測試對象在半秒的測試時間內，為使電壓響應達到方根噪聲值的電壓響應時，所需要的外加測量功率。這些曲線分別是使用鎖定放大器[1]法及直流反轉法[2]的測量設置得到的數據。對于鎖定放大器，曲線說明其可測阻值區間較小且需要更高的外加功率來克服更高的噪聲等級。測試對象噪聲是分開列出的，因為它取決于溫度。圖9中那條較低的虛線表示室溫下電阻的熱噪聲[3]功率。


圖9不同儀器典型測試條件下，測試對象需要的功率（參見尾注中“用于對比的儀器”）

可見，測試對象測試的噪聲功率（VJohnson2/R）是溫度的函數，與其電阻無關。測量1%均方根噪聲的測試對象需要信號電壓比噪聲電壓高100倍，因此信號功率為噪聲功率的1002即10,000倍，如圖9中較高的虛線所示。（請參閱尾述中關于用于采集數據的儀器的描述。）
系統噪聲和測試對象噪聲中較大的那個噪聲用于確定需要的外加功率，這個功率在多數測量中應盡可能的小。增加測量時間可以以時間增加的系數來降低測量所需的外加功率。舉例來說，如果時間增加4倍（比如由1/2秒增加到2秒），那么外加功率會減少為1/4。

對于電流源與納伏表的結合，圖9顯示其在測量500Ω到100MΩ范圍的電阻時系統噪聲都要小于室溫下的熱噪聲。物理特性是直流反轉系統的唯一限制，并且系統的整體性能使低溫下的測量獲益，使得測量可以在更低的功率下進行。