深入鉴别运放手册之噪声篇的内容分析

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？

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。

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 。

称为噪声电压密度。

简单的运放噪声模型

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

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；

4） 查找数据手册，获得等效输入电流噪声的关键参数 CI 和 KI，结合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 ， 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

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

对于本例来说，使用的是CMOS运放，电流噪声相对电压噪声比较小，可以忽略不计。

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。

3）对各个  实施平方式叠加 。

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？