电桥微伏信号：热噪声与共模串扰要分治

微伏输出附近的波动，有些来自电阻本身，有些来自外界共模被不平衡网络转换。电桥降噪不能只换低噪声放大器；先算热噪声下限，再控制两输入路径的阻抗对称，整改才有方向。

任何电阻在非零温度下都有约翰逊噪声，其均方根电压由绝对温度、等效电阻和噪声带宽共同决定。桥式网络应先求输出端看到的戴维南等效电阻，再与放大器电压噪声和电流噪声合成。直接把四个桥臂各自噪声简单相加会忽略网络相关的分压关系，也无法得到等效输入载荷噪声。

降低桥臂阻值可降低电压热噪声，却会提高激励电流和自热；提高阻值能省功耗，但放大器电流噪声与板面漏电压降更突出。带宽同样以平方根关系影响白噪声，数字平均只有在目标信号带宽允许时才可收窄。选阻值和滤波器应以总噪声、功耗及响应时间共同优化，不能只追求最低单项指标。

精密电阻还可能出现过剩噪声，尤其有直流电流流过时，低频噪声与材料、工艺和功耗有关。它不一定遵循纯热噪声模型，常在低频呈现一比频率特征。金属箔或优质薄膜网络通常优于某些厚膜器件，但需结合实际偏置验证。若噪声随激励幅度增加得比线性更快，应检查过剩噪声、自热和接触不稳定。

建立噪声预算时，应分别测短路输入、等效桥阻和真实传感器。短路可观察放大器自身底噪，精密电阻网络加入后显示桥臂与电流噪声，真实传感器再暴露机械与环境扰动。频谱能区分白噪声、低频抬升和固定尖线；只看峰峰值容易被记录长度和偶发干扰左右。

共模串扰进入差分端，需要两条输入路径不完全相同。外界电场、激励纹波或工频可能同时耦合到两根信号线，理想差分前端会抑制它们；但桥臂阻抗、串联电阻、输入电容和线缆寄生稍有不对称，共模电压就在两个输入形成不同压降，转换成可被放大的差模误差。

仪表放大器标称共模抑制比通常在低频和特定增益下给出，频率升高后会下降，外部RC失配还会进一步恶化。两输入的滤波电阻和电容应使用匹配器件及对称布局，共模电容到地也要保持比例；只在一侧加保护或较长走线，会让高频抑制先失守。差分电容可限制带宽，但不能修复对地支路不一致。

线缆宜使用双绞差分对，使外界磁场在两线感应相近；屏蔽层的接地点则要依据频率和安全路径确定，避免工频地环流穿过敏感参考。验证可向两输入同时注入已知共模信号，扫频测得系统级转换增益，并改变线缆姿态和屏蔽接法。若尖线随失配元件或频率显著变化，就不应继续把它归咎于随机底噪。

共模注入幅度必须保持前端在线性范围，并分别记录差分输出与输入共模。若差分残量随注入幅度线性增长，主要是阻抗失配和有限抑制；若接近供电轨后突然恶化，则共模工作区已经越界。还可交换两侧RC元件，观察误差极性是否反转，以验证转换方向。把扫频结果折算成等效输入噪声，才能判断它在真实场强下是否超过热噪声下限。

因此，本征噪声要从等效电阻和带宽求下限，共模干扰要从两输入阻抗差寻找转换路径。分开测量白噪声与扫频共模响应，电桥微伏级分辨率才不会被两种完全不同的噪声混淆。