放大器噪声分析计算

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1.何为运放噪声
放大器的噪声模型如下
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大致有三部分组成,运放电压噪声,运放电流噪声,和反馈电阻产生的噪声。三者的平方和开根号就是总噪声。在处理精密信号时,显然噪声的问题就很关键了。
2.运放噪声基础
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运放的噪声信息以上图这样的形式给出,这是一个频率谱密度图。因为噪声和频率相关,此图表征了噪声包含的各个频率分量的大小。图分两个区间,前面线性下降部分称为闪烁噪声,后半部分为宽白噪声。对此频谱积分得到总噪声。再讨论噪声带宽问题,显然上图直接积分到正无穷是无限大,显然不合理。其实噪声也是有带宽的。这个带宽决定于运放的带宽。和运放带宽-3db定义不同,噪声定义在完全截止处。
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因此存在经验修正系数,如下。
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注意普通放大器看做一个一阶滤波器。
2.实战噪声计算
以opa842构成的10倍放大器为例子
首先从手册找出增益带宽积算出截止频率(这个频率会做为上面的频谱积分的上限)
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所以带宽为200/10=20MHz
乘上1.57修正为31.4MHz
接下来找出噪声参数
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再找出噪声频谱图
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下面的工作交给Bruce Trump的一款计算软件了(网上可下载),就是个excel表
先算闪烁噪声
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左上角黄色格子依次填入闪烁噪声:100Hz处20nv/根号赫兹,以及白噪声2.6nv/根号赫兹。都可以从下图读出
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右下角写闪烁噪声和白噪声的转折频率。前面的默认写0.1Hz,后面写刚才算出的频谱31.4MHz。
得到如下的结果
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接下来切换到总噪声计算页面。由说明书填写数据。
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得到结果了:
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这个数再乘根号下31.4MHz就是总电压噪声169微伏,对于精密电路相当的大了。还可以看到绝大部分噪声来自电压噪声。

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