h1_key

  如果運(yùn)算放大器被一個(gè)帶有一定源電阻的源來(lái)驅(qū)動(dòng)，則等效噪聲輸入等于以下各項(xiàng)平方和的平方根：放大器的電壓噪聲;源電阻產(chǎn)生的電壓噪聲;以及流過(guò)源阻抗的放大器電流噪聲所產(chǎn)生的電壓噪聲。

  如果源電阻很小，則源電阻產(chǎn)生的噪聲和放大器的電流噪聲對(duì)總噪聲的影響不大。這種情況下，輸入端的噪聲實(shí)際上只是運(yùn)算放大器的電壓噪聲。

  如果源電阻較大，源電阻的約翰遜噪聲可能遠(yuǎn)高于運(yùn)算放大器的電壓噪聲和由電流噪聲產(chǎn)生的電壓。但需要注意，由于約翰遜噪聲僅隨電阻值的平方根而增長(zhǎng)，而受電流噪聲影響的噪聲電壓與輸入阻抗成正比關(guān)系，因而對(duì)于輸入阻抗值足夠高的情況，放大器的電流噪聲將成為主導(dǎo)。當(dāng)放大器的電壓和電流噪聲足夠高時(shí)，在任何輸入電阻值情況下，約翰遜噪聲都不會(huì)是主導(dǎo)。

  如果某個(gè)放大器的噪聲貢獻(xiàn)相對(duì)于源電阻可以忽略不計(jì)，則可通過(guò)運(yùn)算放大器的 RS, OP來(lái)進(jìn)行選擇。RS, OP可以通過(guò)放大器的噪聲指標(biāo)來(lái)計(jì)算：

  其中：

  en 表示折合到輸入端的電壓噪聲。

in 表示折合到輸入端的電流噪聲。

  圖 6 給出的是 1 KHz 下，多種 ADI 高壓(最高 44 V)運(yùn)算放大器的電壓噪聲密度與 RS, OP關(guān)系的比較。斜線顯示了與電阻相關(guān)的約翰遜噪聲。

圖6. ADI公司的運(yùn)算放大器噪聲圖

  根據(jù)運(yùn)算放大器數(shù)據(jù)手冊(cè)中的數(shù)據(jù)(見圖8)，可以為某個(gè)選定頻率制作類似的曲線圖。例如， AD8599 的折合到輸入端的電壓噪聲為1.07 nV/√Hz，折合到輸入端的電流噪聲為2.3 pA/√Hz (1 KHz)。其RS, OP值約為465 Ω (1 kHz)。另外，需要注意以下幾點(diǎn)：

  ●與該器件相關(guān)的約翰遜噪聲等效于約為69.6 Ω的源電阻(見圖6)。

  ●對(duì)于超過(guò)約465 Ω的源電阻，放大器電流噪聲產(chǎn)生的噪聲電壓會(huì)超過(guò)源電阻產(chǎn)生的噪聲電壓;放大器的電流噪聲成為主要噪聲源。

  若欲使用該圖(見圖 7)，請(qǐng)執(zhí)行第 1 至第 4 步。

  1.通常情況下，源電阻是已知的(如傳感器阻抗)。如果不知道電阻值，則根據(jù)周圍的或前端的電路器件進(jìn)行計(jì)算。

  2.在約翰遜噪聲線上確定給定源電阻的位置，如1 kΩ。

  3.從第2步確定的點(diǎn)向坐標(biāo)圖右側(cè)畫一條水平線。

  4.從第2步確定的點(diǎn)向左下方畫一條直線。斜率為，每下降10倍電壓噪聲則下降10倍電阻。

  位于線條右下方的放大器均為適用于目標(biāo)設(shè)計(jì)的低噪聲運(yùn)算放大器，如圖 7 陰影部分所示。

圖7. 為低噪聲設(shè)計(jì)選擇運(yùn)算放大器

  在圖 7 所示例子中，適用于目標(biāo)設(shè)計(jì)的產(chǎn)品有：AD8597、AD8599、AD797、ADA4075-2、ADA4004、OP270、OP27/OP37、AD743/AD745 和 OP184。

  在針對(duì)低噪聲設(shè)計(jì)評(píng)估放大器噪聲性能時(shí)，應(yīng)考慮所有潛在噪聲源。

  運(yùn)算放大器的主要噪聲貢獻(xiàn)源取決于源電阻，具體如下：

  ●RS >> RS, OP;折合到輸入端的電流噪聲占優(yōu)勢(shì)。

  ●RS = RS, OP;放大器噪聲和電阻噪聲相等。

  ●RS << RS, OP;折合到輸入端的電壓噪聲占優(yōu)勢(shì)。

  概括而言，可通過(guò)以下方式減少或消除干擾信號(hào)：

  ●良好的布線技術(shù)，以減少寄生效應(yīng)。

  ●良好的接地技術(shù)，如數(shù)字地和模擬接地的隔離。

  ●良好的屏蔽。

  對(duì)于阻性噪聲源，請(qǐng)遵循以下規(guī)則：

  ●根據(jù)應(yīng)用的需要來(lái)限制帶寬。

  ●盡可能降低電阻值。

  ●使用低噪聲電阻，如采用金屬箔電阻、繞線電阻和金屬膜電阻。

  ●盡可能減少電阻性噪聲源的數(shù)量。

  ●在選擇ADI低噪聲放大器時(shí)，可借助圖8和圖9，并以本應(yīng)用筆記討論的標(biāo)準(zhǔn)為依據(jù)。

圖8. ADI公司低輸入電壓噪聲放大器選型表

圖9. ADI公司低輸入電流噪聲放大器選型表