运算放大器电路固有噪声的分析与测量

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19、I高级应用工程师ArtKay免费实时下载您感兴•信号链基础(1)：运算放大器(2008-04-01)趣的权威技术白皮书•避免高速DSP系统中出现的噪声和EMI问题(2008-03-噪声的重要特性之一就是其频谱密度。电压噪声频谱密度是指每平方根赫兹的有效电信、数据通信和工13)(RMS)噪声电压（通常单位为nV/rt-Hz）。功率谱密度的单位为W/Hz。在上一篇文章业的DC/DC转换凌力尔特(Linear•TI发布100V工作电压高精度运算放大器OPA454中，我们了解到电阻的热噪声可用方程式2.1计算得出。该算式经过修改也可适用于频Technology)提供

20、了谱密度。热噪声的重要特性之一就在于频谱密度图较平坦（也就是说所有频率的能量相专为隔离型功率转换(2008-03-06)的高性能DC/DC控同）。因此，热噪声有时也称作宽带噪声。运算放大器也存在宽带噪声。宽带噪声即为制器系列(针对电•安捷伦推出首款脉冲函数任意波形噪声产生器(2008-频谱密度图较平坦的噪声。信、数据通信和工业02-27)应用的4V至75V输入电压范围)。更多更多相关文章订阅速递方程式2.1：频谱密度——经修改后的热噪声方程式http://www.analog.eetchina.com/ART_8800485608_2600001_TA_2a

21、68472c.HTM（第1／17页）2008-4-2413:36:23运算放大器电路固有噪声的分析与测量(第二部分)精品文章•2008半导体遭遇严冬，如何“御寒”？•用于PCB品质验证的时域串扰测量法分析提供您行业最新热点•凌力尔特：模拟器件的价值来自于设计新闻及经典技术文章赶快加入订阅！•运算放大器电路固有噪声的分析与测量(第六部分)•面向汽车苛刻应用的模拟IC介绍排行榜更多精品文章热门文章排行榜热门评论排行榜图2.1：运算放大器噪声频谱密度除了宽带噪声之外，运算放大器常还有低频噪声区，该区的频谱密度图并不平坦。这种噪声称作1/f噪声，或闪烁噪声，或低频噪

22、声。通常说来，1/f噪声的功率谱以1/f的速率下降。这就是说，电压谱会以1/f(1/2)的速率下降。不过实际上，1/f函数的指数会略有偏差。图2.1显示了典型运算放大器在1/f区及宽带区的频谱情况。请注意，频谱密度图还显示了电流噪声情况（单位为fA/rt-Hz）。我们还应注意到另一点重要的情况，即1/f噪声还能用正态分布曲线表示，因此第一部分中介绍的数学原理仍然适用。图2.2显示了1/f噪声的时域情况。请注意，本图的X轴单位为秒，随时间发生较慢变化是1/f噪声的典型特征。图2.2：时域所对应的1/f噪声及统计学分析结果http://www.analog.ee

23、tchina.com/ART_8800485608_2600001_TA_2a68472c.HTM（第2／17页）2008-4-2413:36:23运算放大器电路固有噪声的分析与测量(第二部分)图2.3描述了运算放大器噪声的标准模型，其包括两个不相关的电流噪声源与一个电压噪声源，连接于运算放大器的输入端。我们可将电压噪声源视为随时间变化的输入偏移电压分量，而电流噪声源则可视为随时间变化的偏置电流分量。图2.3：运算放大器的噪声模型运算放大器噪声分析方法运算放大器噪声分析方法是根据运放数据表上的数据计算出运放电路峰峰值输出噪声。在介绍有关方法的时候，我们所用的

24、算式适用于最简单的运算放大器电路。就更复杂的电路而言，这些算式也有助于我们大致了解可预见的噪声输出情况。我们也可针对这些更复杂的电路提供较准确的计算公式，但其中涉及的数学计算将更为复杂。对更复杂的电路而言，或许我们最好应采用三步走的办法。首先，用算式进行粗略的估算；然后，采用spice仿真程序进行更准确的估算；最后通过测量来确认结果。我们将以TIOPA277的简单非反向放大器为例来说明有关电路的情况（见图2.4）。我们的目标是测定峰峰值输出噪声。为了实现这一目的，我们应考虑运算放大器的电流噪声、电压噪声以及电阻热噪声。我们将根据产品说明书中的频谱密度曲线来确

25、定上述噪声源的大小。此外，我们还要考虑电路增益与带宽