偏置电流、失调电流与噪声增益对输出直流噪声的影响

本篇回答两个网友提问。

1. 偏置电流、失调电流如何影响输出直流噪声

偏置电流、失调电流是由于分别流入放大器的同相、反相输入端的电流Ib+、Ib-所导致，之间关系如式2-13，2-14。

 

如图2.26，在噪声增益的作用下，偏置电流、失调电流在放大器的输出端产生输出直流噪声Eo, 如式2-15

 

 

图2.26输入偏置电流工作示意图

将式2-13、式2-14-代入式2-15得到式2-16。

 

理论上电路中，电阻Rp的阻值为R1与R2并联的阻值时，可抵消消Ib的影响，简化为式2-17。

 

式中“-”代表Ib+,Ib-之差的取向。

实际设计中，由于电阻的误差等因素，Rp不能完全等于R1与R2的并联值，所以应该以式2-17计算结果保留余量进行评估。

2．噪声增益是什么？?

笔者常常遇到工程师在计算放大器输出直流、交流噪声时，使用电路闭环增益G，即放大器输入侧的总失调电压与闭环增益的乘积。这种方式并不正确。

如图2.24（a），同相放大电路的闭环增益为式1-16。

 

将放大器的同相输入端与地短接时，输出电压（Vo）如式2-7。

 

式中Vos_t代表总输入失调，Vn代表交流噪声。

同理，如图2.24（b），反相放大电路的闭环增益为式1-13。

 

将放大器的反相信号输入端与地短接时，输出电压（Vo）如式2-8。

 

 

图2.24 噪声增益电路示意图

可见，放大器在电路没有输入信号时，仍能输出某个直流电压，把这种不希望出现的输出电压当成一个误差，贴切名称为“输出直流噪声”，或者“输出直流误差”。交流噪声（参考《放大器电路噪声峰峰值的评估要点与实例》）是叠加在直流噪声上，所以评估（直流、交流）噪声时，使用噪声增益更加合理。所谓噪声增益(Gn)是就放大电器用于同相放大电路时的闭环增益，如式2-9。

其中，GIN+为同相放大电路的闭环增益。

考虑放大器的其他参数，噪声增益最为准确关系如式2-10。

式中，β为反馈系数，即反馈回路的损耗，AVo为放大器的开环增益。

审核编辑：符乾江