读懂运放手册之噪声篇

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：

       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。

     

         3） 噪声总有效值计算的核心思路

       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。

       ，称为噪声电压密度。

       4.简单的运放噪声模型

       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。

 

       1/f噪声电压密度及有效值计算

       白噪声电压密度及有效值计算

 

      C和K值的确定

 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

      聚洵低噪声运放 GS8632低频噪声计算:

       5.完整运放的噪声计算

      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

        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）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。

        

        6）对各个UOm  实施平方式叠加 。

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？

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。

文中提到运放品牌——聚洵，全称为聚洵半导体科技(上海)有限公司，简称聚洵Gainsil，是一家专注于高性能、高品质模拟和混合信号集成电路研发和销售管理的高科技公司，公司核心团队均来自国内外顶尖半导体设计公司；

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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