• 正文
    • Part 01、前言
    • Part 02、1/f噪聲與寬帶噪聲
    • Part 03、運放輸入電壓噪聲RMS電壓計算
    • Part 04、實例分析
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運放規(guī)格書中的“輸入電壓噪聲”有什么用?如何用它計算運放電路輸出端產(chǎn)生的失調(diào)電壓?

2024/11/29
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Part 01、前言

打開運放規(guī)格書,你會發(fā)現(xiàn)運放規(guī)格書中都會定義一個參數(shù):輸入電壓噪聲密度,英文名稱是Input Voltage Noise Density,這個參數(shù)有什么用呢?我們一般會考慮輸入失調(diào)電流,電源電壓,共模電壓會在運放輸出端產(chǎn)生對應的輸出失調(diào)電壓,如果問你噪聲會影響運放的輸出失調(diào)電壓嗎?你的答案肯定是會,但是如何量化計算噪聲的影響呢?那么你可能就未必知道了,今天我們就介紹一下具體的計算方法。

Part 02、1/f噪聲與寬帶噪聲

對運放影響比較大的噪聲主要是低頻1/f噪聲(它又叫閃爍噪聲),和寬帶噪聲(又叫熱噪聲或白噪聲)。

1. 1/f噪聲

1/f噪聲主要存在于低頻區(qū)域,噪聲功率譜密度與頻率成反比,即1/f。在運放噪聲頻譜中,1/f噪聲通常占據(jù)從直流到某一拐點頻率(如幾十Hz或幾百Hz)的部分。在低頻信號處理電路中,1/f噪聲是主要的噪聲干擾因素。

2. 寬帶噪聲

寬帶噪聲屬于白噪聲,其功率譜密度在較寬頻率范圍內(nèi)是平坦的。在運放噪聲頻譜中,寬帶噪聲是高于1/f噪聲拐點頻率的部分。

下圖是運放的噪聲&頻率特性曲線,1/f corner是轉(zhuǎn)角頻率(fnc),它是1/f噪聲與寬帶噪聲的交點頻率。在這個頻率點,1/f噪聲與寬帶噪聲的幅度相等,總噪聲密度在fnc頻率點達到寬帶噪聲密度的√2倍。

Part 03、運放輸入電壓噪聲RMS電壓計算

1.首先計算轉(zhuǎn)角頻率fce:

2.根據(jù)轉(zhuǎn)角頻率fce計算運放輸入電壓噪聲在輸入端產(chǎn)生的電壓噪聲RMS值:

Part 04、實例分析

比如下圖未某運放規(guī)格書中給出的輸入電壓噪聲密度的截圖,如何根據(jù)這個截圖通過上面的介紹的公式計算輸入噪聲電壓RMS值呢?

1.計算轉(zhuǎn)角頻率:

其中fx=1kHz,enf(fx)=5.5nV√Hz,enw=4.2nV√Hz,帶入上面的公式可以計算得到轉(zhuǎn)角頻率:715Hz

2.計算運放輸入端產(chǎn)生的電壓噪聲RMS值:其中enw=4.2nV√Hz,fce=715Hz,fH=30KHz,fL=10Hz,n≈1,帶入即可計算得到運放輸入端產(chǎn)生的電壓噪聲RMS值,然后我們基于電路的放大倍數(shù)乘以輸入端產(chǎn)生的電壓噪聲RMS值即可得到輸出端的電壓噪聲RMS值,進而評估運放輸入端產(chǎn)生的電壓噪聲RMS值對運放輸出的影響。

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