單極點(diǎn)系統(tǒng)中運(yùn)放總輸出噪聲的計(jì)算
出處:維庫(kù)電子市場(chǎng)網(wǎng) 發(fā)布于:2023-06-30 14:44:44
當(dāng)噪聲低于三分之一至五分之一的大噪聲源時(shí),這樣的噪聲源都可以忽略,因?yàn)樗鼘?dǎo)致的誤差會(huì)非常小。此時(shí),兩個(gè)噪聲電壓必須在電路內(nèi)的同一點(diǎn)測(cè)量。要分析運(yùn)算放大器電路的噪聲性能,必須評(píng)估電路每一部分的噪聲貢獻(xiàn),并確定以哪些噪聲為主。為了簡(jiǎn)化后續(xù)計(jì)算,可以用噪聲頻譜密度來(lái)代替實(shí)際電壓,從而將帶寬排除在計(jì)算公式之外(噪聲頻譜密度一般用nV/√Hz表示,相當(dāng)于1 Hz帶寬中的噪聲)。
如果考慮中的電路--由一個(gè)運(yùn)算放大器和三個(gè)電阻組成的放大電路(R3代表節(jié)點(diǎn)A處的源阻抗),可以發(fā)現(xiàn)六個(gè)獨(dú)立噪聲源:三個(gè)電阻的約翰遜噪聲、運(yùn)算放大器電壓噪聲
和運(yùn)算放大器各輸入端的電流噪聲。每個(gè)噪聲源都會(huì)貢獻(xiàn)一定的放大器輸出端噪聲。噪聲一般用RTI來(lái)規(guī)定,或折合到輸入端,但計(jì)算折合到輸出端(RTO)噪聲往往更容易,然后
將其除以放大器的噪聲增益(非信號(hào)增益)便得到RTI噪聲。
詳細(xì)分析了中的各噪聲源如何反映到運(yùn)算放大器輸出端。有關(guān)反相輸入端的電流噪聲效應(yīng),還需要進(jìn)一步討論。此電流IIN–不會(huì)按預(yù)期流入R1--放大器周?chē)呢?fù)反饋可保持反相輸入端的電位不變,因此從該引腳流出的電流在負(fù)反饋強(qiáng)制作用下僅能流入R2,從而產(chǎn)生IN– R2輸出端電壓。也可以考慮由流入R1和R2并聯(lián)組合的IN–產(chǎn)生電壓,然后通過(guò)放大器的噪聲增益放大,但結(jié)果是一樣的,計(jì)算反而更復(fù)雜。
請(qǐng)注意,與三個(gè)電阻相關(guān)的約翰遜噪聲電壓已包括在表達(dá)式中。所有電阻的約翰遜噪聲為√(4kTBR),其中k是玻爾茲曼常數(shù)(1.38×10–23 J/K),T是溫度,B是帶寬(單位為Hz),R是電阻(單位為Ω)。一個(gè)很容易記住的簡(jiǎn)單關(guān)系是:1000Ω電阻在25℃時(shí)產(chǎn)生的約翰遜噪聲為4 nV/√Hz.
以上分析假設(shè)是單極點(diǎn)系統(tǒng),其中反饋網(wǎng)絡(luò)為純阻性,且噪聲增益與頻率關(guān)系曲線(xiàn)平坦。此情況適用于大多數(shù)應(yīng)用,但如果反饋網(wǎng)絡(luò)包含電抗元件(通常為電容),則噪聲增益在目
標(biāo)帶寬內(nèi)不恒定,必須使用更復(fù)雜的技術(shù)來(lái)計(jì)算總噪聲。
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