运放电路分析_运放参数的详细解释和分析part4运放噪声

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本文主要分析一下运放电路的噪声组成以及计算时应该要注意的地方。另外给出了一些关于运放噪声的参考资料和计算工具。后台回复下载|004 下载

运放噪声及其计算

运放构成的反向放大电路中，噪声主要来源于三个方面：

(1)运放的输入电压噪声en(在datasheet中有数据和曲线)；

(2)运放的输入电流噪声in(在datasheet中同样可以找到数据和曲线)，输入电流流过电阻后转化为电压噪声；

(3)设置放大倍数的电阻R1和Rf的热噪声，也就是可以通过经典公式算出来的：

运放噪声的计算就是将这三个值求出来，由于这些噪声是不相关的，它们的矢量和即为运放的总输入噪声(注意只针对不相关的噪声才适用“平方和开根”的公式)，公式如下：

我们将计算得来和输入总噪声加到理想运放的正输入端，就得到了运放的噪声模型。注意，是正输入端，因此不管同向放大电路，还是反向放大电路对噪声的增益均为G=1+Rf/R1。我们可以简单理解为噪声是叠加到运放输入端的一个信号。如下图，因此总输入噪声再乘上噪声增益就可以得到输出总噪声。

上面说了一个重要问题，运放的噪声增益。还要一个重要问题，运放的噪声带宽，datasheet中给出的运放噪声参数一般为谱密度值，如1.1nV√Hz。也就是说，需要对它在噪声带宽中进行积分才可以得到噪声的RMS电压值。噪声带宽不同于信号的-3dB带宽。确切的说是Brickwall滤波器的带宽。简单说，就是把实际的滤波器响应曲线，在保证包含面积不变时转化成理想低通滤波器时的带宽。好在我们可以查表得到，N阶滤波器的-3dB带宽与Brickwall 滤波器的带宽换算系数。如下表：

Number of Poles in Filter	Kn AC Noise Bandwidth Ratio
1	1.57
2	1.22
3	1.16
4	1.13
5	1.12

另外运放的输入电压噪声和输入电流噪声，是与频率有关的，在极低频率时(0.1Hz-1kHz)主要是1/f噪声、爆破噪声，大于1kHz主要是白噪声，如下图。关于这三个噪声，将于下一次文章中进行详细解释。未完待续~

参考资料：《运算放大器电路固有噪声的分析与测量(TI合集)》；《1311 Noise 1 slides 》from TI

PS：最近更新会较慢，多多见谅~

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