本文不是研究運(yùn)放的噪聲理論，TI的資深應(yīng)用經(jīng)理Art Kay已經(jīng)寫(xiě)過(guò)一系列的文章來(lái)分析運(yùn)放的噪聲，相信大多數(shù)模擬電路工程師都讀過(guò)。這一系列文章已經(jīng)發(fā)表在http://www.analogzone.com網(wǎng)站上。國(guó)內(nèi)還有工程師把它翻譯成中文。名稱為“運(yùn)算放大器電路固有噪聲的分析與測(cè)量(TI合集).pdf”。感興趣的話可以下載下來(lái)讀一下。

 今天主要從自上而下的角度分析一下運(yùn)放電路的噪聲組成，計(jì)算時(shí)幾個(gè)主意要點(diǎn)和繁索的地方、最主要的是提供給大家一個(gè)方便的計(jì)算小工具，很好用，讓噪聲計(jì)算變的簡(jiǎn)單。

運(yùn)放構(gòu)成的反向放大電路中，噪聲主要來(lái)源于三個(gè)方面

（1）      運(yùn)放的輸入噪聲電壓en(在datasheet中有數(shù)據(jù)和曲線)

（2）      運(yùn)放的輸入電流噪聲in（在datasheet中同樣可以找到數(shù)據(jù)和曲線）。這需要流過(guò)電阻后轉(zhuǎn)化為電壓噪聲。

（3）      設(shè)置放大倍數(shù)的電阻R1和Rf的熱噪聲，也就是可以通過(guò)經(jīng)典公式算出來(lái)的。Noise =√(4kT_KRΔf)。這是不可避免的。很多情況下會(huì)成為主要噪聲來(lái)源。

運(yùn)放噪聲的計(jì)算就是將這三個(gè)值一一求出來(lái)，由于這些噪聲是不相關(guān)的。它們的矢量和即為運(yùn)放的總輸入噪聲。再乘上噪聲增益就可以得到輸出端噪聲，公式如下。看似簡(jiǎn)單實(shí)則很麻煩。

我們將計(jì)算得來(lái)和輸入總噪聲加到理想運(yùn)放的正輸入端，就得到了運(yùn)放的噪聲模型。注意，是正輸入端哦，因此不管同向放大電路，還是反向放大電路對(duì)噪聲的增益均為G=1+Rf/R1。我們可以簡(jiǎn)單理解為噪聲是疊加到運(yùn)放輸入端的一個(gè)信號(hào)。如下圖

上面說(shuō)了一個(gè)重要問(wèn)題，運(yùn)放的噪聲增益。還要一個(gè)重要問(wèn)題，運(yùn)放的噪聲帶寬，datasheet中給出的運(yùn)放噪聲參數(shù)一般為譜密度值如1.1nV√Hz。也就是說(shuō)，需要對(duì)它在噪聲帶寬中進(jìn)行積分才可以得到噪聲的RMS電壓值。噪聲帶寬不同于信號(hào)的-3dB帶寬。確切的說(shuō)是Brickwall 濾波器的帶寬。簡(jiǎn)單說(shuō)，就是把實(shí)際的濾波器響應(yīng)曲線，在保證包含面積不變時(shí)轉(zhuǎn)化成理像低通濾波器時(shí)的帶寬。好在我們可以查表得到，N階濾波器的-3dB帶寬與Brickwall 濾波器的帶寬換算系數(shù)。如下表