運(yùn)放噪聲――反饋會(huì)有什么影響呢？

上個(gè)月我們研究了同相放大器的噪聲，但是我忽略了反饋網(wǎng)絡(luò)帶來(lái)的噪聲問(wèn)題。一位讀者向我提出疑問(wèn)，并希望得到更多詳細(xì)信息。那么，在圖1中R1和R2帶來(lái)的噪聲是多少呢?

反相輸入端帶來(lái)的噪聲包含反饋電阻的熱噪聲和運(yùn)放的電流噪聲在反饋電阻上引起的電壓噪聲。這些噪聲源在輸出端帶來(lái)的噪聲可以使用下列幾個(gè)運(yùn)放最基本的知識(shí)來(lái)估計(jì)：

·R1的熱噪聲電壓通過(guò)電路的反相增益-R2/R1放大到輸出端。

·R2帶來(lái)的熱噪聲直接輸出到運(yùn)放的輸出端。

·反相輸入端的電流噪聲流過(guò)R2，在運(yùn)放的輸出端帶來(lái)IN*R2的噪聲。

這些噪聲源是不相關(guān)的，所以它們可以平方根的方式求和。

但是有更直觀(guān)的方法來(lái)看待這個(gè)問(wèn)題。如果這些噪聲源都是在運(yùn)放的同相輸入端將會(huì)非常方便。輸出噪聲除以同相放大增益，這種歸類(lèi)到輸入端(RTI)的方法可以方便地比較噪聲源和輸入信號(hào)。

反相輸入端的噪聲與R1和R2的并聯(lián)值有關(guān)。當(dāng)歸類(lèi)到同相輸入端時(shí)， R1和R2疊加起來(lái)的熱噪聲歸類(lèi)到輸入端(RTI)噪聲等于R1和R2并聯(lián)電阻的熱噪聲。反相輸入端的電流RTI噪聲等于IIN*(R1||R2)。這些都與R1||R2相關(guān)。

這個(gè)結(jié)果揭示了一個(gè)重要的低噪聲設(shè)計(jì)因素。使(R1||R2)

在高增益時(shí)，可以很容易地得到較低的并聯(lián)電阻。R1可以遠(yuǎn)小于RS且R2可以很大。在中等增益時(shí)，要得到較低的并聯(lián)電阻變得較難。增益為2(R1等于R2時(shí))是最差的情況。舉個(gè)例子，如果你希望得到100歐姆的并聯(lián)電阻，R1和R2需要為200歐姆。

反饋網(wǎng)絡(luò)給運(yùn)放帶來(lái)了一個(gè)400歐姆的負(fù)載，在大多數(shù)情況下，這個(gè)負(fù)載電阻值太小了。當(dāng)R1大而R2小的時(shí)候，可以比較容易地讓增益接近1。這種情況并不多見(jiàn)，因?yàn)槟阃ǔＯＭ诘驮肼暤牡谝患?jí)得到較大的增益。

注意一個(gè)常見(jiàn)問(wèn)題，R2變大時(shí)，輸出噪聲并沒(méi)有增加。如果通過(guò)增加R2，減小R1來(lái)得到更高的增益，此時(shí)并聯(lián)電阻不變，噪聲將會(huì)保持不變。

你可以下載一個(gè)Excel文件來(lái)估算這種普遍在運(yùn)放輸入級(jí)存在的噪聲，包括運(yùn)放和信號(hào)源阻抗噪聲。它能夠估算出每個(gè)噪聲源所占的比列并且畫(huà)出在一定信號(hào)源阻抗范圍內(nèi)的總噪聲曲線(xiàn)，還能計(jì)算出由運(yùn)放電路噪聲疊加到信號(hào)源熱噪聲上而產(chǎn)生的噪聲系數(shù)(dB)。這是個(gè)運(yùn)放噪聲性能分析的便利工具。利用這種方工具不斷修改你的電路，你將很快地找到存在的問(wèn)題并且做一些權(quán)衡。