一、整體信號鏈概覽

ADCMT 精密儀器的超低噪聲性能來自五級硬件協(xié)同設(shè)計(jì)：

輸入端子 → EMI/RFI 差分濾波與保護(hù) → 高阻抗模擬前端（AFE）量程切換/緩沖 → 多斜率積分式 A/D 轉(zhuǎn)換器（或 Σ-Δ + 過采樣） → 超低低溫漂移精密基準(zhǔn)電壓源

每一級專門針對不同類型噪聲（熱噪聲、1/f 噪聲、電源紋波、時(shí)鐘抖動(dòng)、工頻耦合）進(jìn)行抑制。

二、輸入保護(hù)與 EMI/RFI 差分低通濾波

• 高壓量程通過多顆串聯(lián) Caddock 薄膜高壓電阻（總阻值 10 MΩ）進(jìn)行分壓衰減，將千伏級輸入降至 ADC 可接受范圍，同時(shí)限制最大輸入電流，起雙重保護(hù)作用。

  
  

• 輸入級配置 R-C-R 共模+差模 π 型低通濾波器（截止頻率通常數(shù)十 kHz 以下），專門濾除高于 Nyquist 頻段的 RFI/EMI，防止高頻干擾混疊進(jìn)入積分窗口造成讀數(shù)偏移。

  
  

• 電流測量通道串聯(lián)低 TC（溫度系數(shù)）精密取樣電阻（Shunt），并在前后級加入繼電器隔離與 TVS 保護(hù)，避免浪涌損壞高阻抗輸入級。

  
  

三、模擬前端（AFE）—— 低噪聲緩沖與量程放大

• 緩沖級：采用 JFET/CMOS 輸入級零漂移（Auto-zero/Chopper-stabilized）儀表放大器或運(yùn)放，輸入偏置電流低至 pA 級，輸入阻抗（>10 GΩ），避免因吸取被測電路電流引入負(fù)載誤差及附加噪聲。

  
  

• 量程切換：通過低接觸電勢干簧繼電器或低熱電勢舌簧繼電器切換不同增益/衰減網(wǎng)絡(luò)，繼電器線圈驅(qū)動(dòng)與信號通路物理隔離，消除線圈磁場耦合噪聲。

  
  

• 熱電動(dòng)勢（Thermal EMF）抑制：信號通路選用低 Seebeck 系數(shù)材料，PCB 布局保證對稱熱分布；硬件配合四線電阻測量時(shí)的正向/反向平均算法，在數(shù)字域抵消輸入回路殘余熱電勢。

  
  

• Guard/Shield 驅(qū)動(dòng)（微電流/高阻模式）：5450 系列及 SMU 四線檢測時(shí)，Guard 端輸出與輸入同電位緩沖電壓，將輸入端屏蔽層驅(qū)動(dòng)至與 Hi 端等電位，消除泄露電流與電纜絕緣電阻引入的噪聲。

  
  

四、A/D 轉(zhuǎn)換 —— 多斜率積分（Dual/Multi-Slope Integrating ADC）

ADCMT 6?位及以上 DMM 采用多斜率積分式 ADC 而非普通 Σ-Δ，核心優(yōu)勢是天然對工頻干擾免疫且本底噪聲極低：

• 積分階段（Run-up）：對被測電壓在固定閘門時(shí)間（通常 1 PLC = 20 ms 或 16.67 ms 對應(yīng)工頻周期整數(shù)倍）內(nèi)進(jìn)行模擬積分。整數(shù)倍工頻周期積分使 50/60 Hz 及其諧波的積分面積為零——這是抑制工頻常態(tài)噪聲與共模噪聲的根本機(jī)制。

  
  

• 退積分階段（Run-down）：用內(nèi)部反極性基準(zhǔn)源向反方向積分至零，退積分時(shí)間與被測電壓成正比，用高精度時(shí)鐘計(jì)數(shù)器計(jì)時(shí)，將模擬量轉(zhuǎn)為數(shù)字量。

  
  

• 多斜率技術(shù)：通過動(dòng)態(tài)調(diào)整退積分斜率（快斜/慢斜切換）縮短大信號下的退積分時(shí)間，兼顧高速與高分辨率，同時(shí)在小信號時(shí)延長積分時(shí)間降低量化噪聲密度。

  
  

• 過采樣與數(shù)字濾波（7451A/7461A 可變積分模式）：允許設(shè)定更長短積分時(shí)間或更高過采樣率，噪聲隨 √N(yùn) 下降，數(shù)字低通濾波器進(jìn)一步壓制帶外量化噪聲。

  
  

相比 Σ-Δ，多斜率積分 ADC 的 1/f 噪聲更低、線性度更優(yōu)，適合計(jì)量級 DC 測量。

五、超低噪聲精密基準(zhǔn)電壓源

• 內(nèi)置深埋齊納二極管（Buried Zener）或經(jīng)過篩選的帶隙基準(zhǔn)，工作于恒溫（ oven-controlled 或高穩(wěn)定性偏置）條件下，溫漂低至 ±0.5 ppm/℃ 甚至更低。

  
  

• 基準(zhǔn)源經(jīng)多級 RC 濾波與低噪聲運(yùn)放緩沖后供給積分比較器和退積分 DAC，避免電源紋波及基準(zhǔn)自身閃爍噪聲影響積分斜率。

  
  

• 7481/7470 支持內(nèi)部 Self-Cal 功能，利用內(nèi)置存儲(chǔ)的修正系數(shù)對基準(zhǔn)老化及溫漂做實(shí)時(shí)補(bǔ)償，年穩(wěn)定度可達(dá) ±5 ppm（DCV）。

  
  

六、SMU（624x/6253 系列）低噪聲源架構(gòu)補(bǔ)充

• 線性串聯(lián)穩(wěn)壓 + 本地反饋：電壓/電流源輸出級采用低噪聲線性穩(wěn)壓而非開關(guān)電源，從根源削減輸出紋波；輸出電流/電壓經(jīng) Force/Sense 四線采樣送回誤差放大器做閉環(huán)校正，消除引線壓降引入的測量誤差。

  
  

• 源/吸（Source/Sink）雙極性輸出：支持四象限工作，輸出噪聲典型 <100 μVp-p（DC~100 Hz），穩(wěn)定性優(yōu)于 ±5 ppm/24 h。

  
  

• 可編程積分時(shí)間 & 可變 Slew Rate：6253/6254 新增可變積分（Variable Integration）與可調(diào)壓擺率（Slew Rate 10 V/s ~ 99.99 kV/s），可在高速掃描與低噪聲穩(wěn)態(tài)間權(quán)衡，減小源切換瞬態(tài)對測量端的干擾。