通过使用并联放大器技术改善信噪比性能

处理低幅度信号可能具有挑战性。为了区分低电平信号和周围电路产生的噪声，我们通常使用增益来放大噪声基底以上的信号。但是，标准放大器配置将输入信号，输入噪声和放大器的噪声贡献乘以放大器的增益。因此，当输入信号的幅度变大时，输入噪声和放大器增加的噪声也会变大，导致信噪比（SNR）没有改善。

使用放大器的方法不仅可以增加信号幅度，还可以很好地提高信噪比。这种方法的关键是在求和配置中使用放大器，同时了解相关和不相关信号之间的差异。在求和配置中，由于我们对两个相关噪声源（放大器噪声）求和，放大器噪声随着√ 2 而增加，而相关输入信号幅度增加2.这个原理可以扩展到N个放大器用于显着改善SNR。

数学上，单个放大器具有输入信号S IN 和增益G，总组合输入信号由信号给出（S IN ）加上输入端的任何外部产生的噪声（N IN ）;这写为S IN + N IN 。输出包括输出信号（S OUT ）加上总输出噪声（N OUT ）;这些可写为S OUT = S IN * G和N OUT = N IN * G + N AMPL1 ，其中N AMPL1 是由放大器本身引起的输出参考噪声。

通过除以输出RMS信号功率计算SNR通过输出RMS噪声功率。这就是：

SNR（一个放大器）=（S OUT ） 2 /（N OUT ） 2 =（S IN * G） 2 /（（N IN * G） 2 < / sup> + N AMPL1 2 ）

假设外部噪声输入功率最小（为简单起见）将等式减少为（S IN * G） 2 / N AMPL1 2 。

现在，并联第二个放大器会使RMS信号功率增加2倍，但只会使RMS放大器噪声增加√ 2 ，因为放大器增加了不相关的噪声。因此，我们获得的噪声不是噪声加倍（N AMPL1 加上N AMPL2 ），我们得到的噪声为 2 * N AMPL 。

两个并联放大器的SNR计算：

SNR（两个放大器）=（2S IN * G）< sup> 2 /（（2N IN * G） 2 +（√ 2 （（N AMPL1 ） 2 +（N AMPL2 ） 2 ）））=（2S IN * G） 2 /（（2N IN * G） 2 +（√ 2 N AMPL ） 2 ）=（S IN * G） 2 /（（N IN * G） 2 + 0.5 *（N AMPL 2 ））。

再次，假设外部输入噪声功率最小，则将其减少到（S < sub> IN * G） 2 /（0.5 *（N AMPL 2 ））

并联放大器的好处是提高了SNR和降低了电压噪声密度。对于并联的Namplifier，放大器噪声功率降低N，输入参考电压噪声密度降低√ N 。换句话说，每次放大器数量加倍时，放大器噪声功率降低2，放大器输入参考电压噪声密度降低√ 2 。请注意，并联放大器只能减少放大器增加的不相关噪声;它不能降低由于其他外部噪声源（例如电阻器，传感器，其他信号调理元件等）引起的噪声。在上面的两个并联放大器电路中，LT6020的输入电压噪声密度从45nV /√ Hz < / span>至32nV /√ Hz

下面的电路显示了LT1028的电流为0.85nV /√ Hz的N个放大器的输入噪声密度是如何降低的span>噪声密度，精密放大器。

并联放大器技术可以扩展到复合放大器设计，其中两个放大器各自为电路提供独特的优势。这方面的一个例子被发现在设计说明241中;电路如下所示。这里，两个LT1806用于提供低失真，高输出驱动电路解决方案;一个放大器提供50欧姆电缆驱动能力，而另一个提供精度。

使用并联放大器的另一个好处是减少了输出失调误差.Sinc e偏移误差不相关，因为增加了更多的放大器，偏移误差的分布将向中心值移动，这样当考虑所有器件时的净值将接近典型的平均值。

在计算噪声时，请记住电流噪声，电阻噪声（反馈电阻，源阻抗等）和外部噪声都必须考虑在内。并联使用放大器的一个后果是电流噪声增加。其他权衡包括成本和组件数量。然而，这些通常可以通过使用并联放大器技术获得的改进性能来证明。