读懂运放手册之噪声篇

描述

1.一个有趣的问题

2 个 1kΩ 电阻串联,与 1 个 2kΩ 电阻噪声一致吗?

       2 个 500Ω 电阻并联,与 1 个 2kΩ 电阻噪声一致吗?

       2.噪声的基本特性

        1) 它的波形在任意时刻都是不确定的,因此它是广谱的,有低频也有高频;

        2) 它的幅度又是有限制的,这与数学上的高斯分布近似但不完全一致;具有短时波形性以及长期稳定性。

       3) 它具有无限积分趋零性。

       3.怎么衡量噪声的大小?

1) 有效值:

运放

       有效值Urms是对波动电压大小的描述, 而电功率EP是对波动电压可能做功大小的描述,它们都与负载是否接入毫无关系。

       

        2) 独立信号的有效值不能直接相加,电功率具有可加性。

运放

     

         3) 噪声总有效值计算的核心思路

运放

       各个频率处的电功率密度,组成了电功率随频率变化的曲线——电功率密度曲线,单位是 V2/Hz。

       运放,称为噪声电压密度。

       4.简单的运放噪声模型

运放

       运放噪声一般分为两类:

       一类为 1/f 噪声,其电功率密度曲线随着频率的上升而下降;

      一类为白噪声,或者叫平坦噪声,其电功率密度曲线是一条直线,与频率无关。

运放
 

       1/f噪声电压密度及有效值计算

运放

       白噪声电压密度及有效值计算

运放

运放

 

      C和K值的确定

运放

 K值直接从图中最大频率处读出,为9.5nV

132=C2/1000 + 9.52 得到:C=280nV

       0.1Hz-10Hz噪声计算

运放

      聚洵低噪声运放 GS8632低频噪声计算:

运放

运放

       5.完整运放的噪声计算

运放

      1) 获得等效带宽 fb,确定 fa,一般是 0.1Hz 。

       2) 根据前述方法, 结合带宽计算运放等效输入噪声电压 UN_I;

       3) 结合带宽计算各个电阻的热噪声 UN_Ri;

       4) 查找数据手册,获得等效输入电流噪声的关键参数 CI 和 KI,结合带宽计算等效输入电流噪声 IN_1 和 IN_2;

      5) 以上述 3 类共 7 个源,分别计算在输出端的结果 , m 代表不同的源。 其中上标 O 代表该噪声源在运放输出端呈现的噪声电压有效值。

      6) 对各个 实施平方式叠加,最终输出噪声为

运放

        1) 获得等效带宽 fb,确定 fa,一般是 0.1Hz 。

运放

        2) 根据前述方法, 结合带宽计算运放等效输入噪声电压UN_I

运放

运放

        3)结合带宽计算各个电阻的热噪声 UN_Ri。

运放

        4)带宽计算等效输入电流噪声 IN_1 和 IN_2

        对于本例来说,使用的是CMOS运放,电流噪声相对电压噪声比较小,可以忽略不计。

        5) 以上述 3 类共 7 个源,分别计算在输出端的结果 UOm, m 代表不同的源。 其中上标 O 代表该噪声源在运放输出端呈现的噪声电压有效值。

运放

        

        6)对各个UOm  实施平方式叠加 。

运放

6.问题回顾

2 个 1kΩ 电阻串联,与 1 个 2kΩ 电阻噪声一致吗?

2 个 500Ω 电阻并联,与 1 个 2kΩ 电阻噪声一致吗?

运放



7.完整运放的噪声计算规则 

●规则1:工艺的变化对白噪声电压的影响不大

●规则2:运放噪声受温度变化的影响不强烈

●规则3:工艺的变化对闪烁噪声的影响很大。

●规则4:对于较大IQ的运算放大器,白噪声电压通常较低。

●规则5:FET放大器通常比双极型放大器具有更低的电流噪声。 此外,对于给定的IQ,双极性放大器往往具有比FET低的电压噪声。

 

 以上为运放的噪声模型和计算。

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聚洵合作伙伴是世界知名的芯片制造公司(台积电晶圆代工+长电科技封装测试),具有一流的工艺技术和封装技术;

聚洵以市场为导向、以创新为驱动、以产品质量及服务客户为目标,为国内外客户提供具有成本竟争力的半导体精品芯片解决方案。

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  2、聚洵半导体与华秋商城达成战略合作:http://www.elecfans.com/d/729919.html

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华强芯城 2019-03-28
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