h1_key

  如果運算放大器被一個帶有一定源電阻的源來驅(qū)動，則等效噪聲輸入等于以下各項平方和的平方根：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總噪聲的影響不大。這種情況下，輸入端的噪聲實際上只是運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高于運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，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)。當放大器的電壓和電流噪聲足夠高時，在任何輸入電阻值情況下，約翰遜噪聲都不會是主導(dǎo)。

  如果某個放大器的噪聲貢獻相對于源電阻可以忽略不計，則可通過運算放大器的 RS, OP來進行選擇。RS, OP可以通過放大器的噪聲指標來計算：

  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公司的運算放大器噪聲圖

  根據(jù)運算放大器數(shù)據(jù)手冊中的數(shù)據(jù)(見圖8)，可以為某個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：

  ●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)。

  ●對于超過約465 Ω的源電阻，放大器電流噪聲產(chǎn)生的噪聲電壓會超過源電阻產(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行計算。

  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步確定的點向坐標圖右側(cè)畫一條水平線。

  4.從第2步確定的點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設(shè)計的低噪聲運算放大器，如圖 7 陰影部分所示。

圖7. 為低噪聲設(shè)計選擇運算放大器

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

  在針對低噪聲設(shè)計評估放大器噪聲性能時，應(yīng)考慮所有潛在噪聲源。

  運算放大器的主要噪聲貢獻源取決于源電阻，具體如下：

  ●RS >> RS, OP;折合到輸入端的電流噪聲占優(yōu)勢。

  ●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。

  概括而言，可通過以下方式減少或消除干擾信號：

  ●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。

  對于阻性噪聲源，請遵循以下規(guī)則：

  ●根據(jù)應(yīng)用的需要來限制帶寬。

  ●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，可借助圖8和圖9，并以本應(yīng)用筆記討論的標準為依據(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