运放电路的噪声组成及其计算

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：

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。