读懂运放手册之噪声篇

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。

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

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；

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

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。

以上为运放的噪声模型和计算。

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