實用噪聲放大器原理
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圖4 AD8222在多個不同帶寬時的噪聲
頻譜密度圖使均方根測量更進一步，它實際上是將噪聲測量分為不同的區(qū)間，這樣便可以明確哪些頻率具有較多的噪聲成分。圖5來自AD8295數(shù)據(jù)手冊，顯示了許多測量的平均組合值。由于頻譜密度圖將測量分為許多區(qū)間，因此需要大量的數(shù)據(jù)才能獲得一張清晰的圖。
圖5 AD8295的頻譜密度圖
在較低頻率時，大多數(shù)放大器的噪聲曲線會斜升，噪聲密度與頻率成反比，因此將它稱為1/f噪聲。如果沿1/f斜率畫一條直線，與水平噪聲線相交，就可以得到1/f轉折頻率。
噪聲計算
噪聲的加法規(guī)則為噪聲的平方和，假設噪聲源不相關，這一假設在絕大多數(shù)情況下是成立的，噪聲的乘法和除法規(guī)則與一般信號相同。
第一，在噪聲計算時，有幾點需要注意：室溫下，1kΩ電阻對應于
的噪聲，這一速算公式可以方便地應用于其他電阻值，只需乘以電阻的平方根。第二，在對信號源求和時，可以忽略較小的項。噪聲加法規(guī)則為平方和，如果一個噪聲信號只有主導噪聲信號的1/5，則其貢獻的額外噪聲只有1/25。
第三點是對第一點的擴展，如果第一增益級的增益足夠大，則可以忽略其后的一切噪聲。
低噪聲系統(tǒng)的設計技巧
低噪聲系統(tǒng)設計的第一個竅門是在前級應用中盡可能多的增益，圖6顯示的是一個放大器前端的兩個例子，增益為10。可以看出，將所有增益應用于第一級，比將增益分布于兩級要好得多。請注意，有時最佳帶寬性能的要求可能與最佳噪聲性能的要求相沖突。對于帶寬，我們希望每個增益級具有近似的增益，而對于噪聲，我們則希望第一級具有全部的增益。
圖6 放大器前端
第二個竅門是注意源阻抗。這樣做有兩個原因：第一，源阻抗越大，則系統(tǒng)噪聲越大；第二，放大器必須與源阻抗匹配良好，如果源阻抗較高，電流噪聲噪聲特性可能比電壓噪聲特性更重要。
第三個竅門是要注意反饋電阻，如果選擇超低噪聲運算放大器，卻使用很大的反饋電阻，則不可能實現(xiàn)低噪聲電路，在同相（圖7）或反相配置中，注意反饋電阻相當于折合到輸出端的噪聲源。而其他電阻則相當于輸入端的電壓源，更準確的說，是反相配置輸入端的電壓源。前文已經(jīng)談到，設計低噪聲系統(tǒng)時，第一級應用有高增益，這種情況下Rg噪聲占主導地位。
圖7 同相運算放大器的噪聲模型
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