運(yùn)放噪聲詳解

運(yùn)放和電源，LDO—樣是我們在電路中最常用的器件，然而我們在使用運(yùn)放的過程中常常會忽略掉一個參數(shù)，就是運(yùn)放噪聲，有的工程師甚至搞不清楚運(yùn)放噪聲是什么東西。一、 運(yùn)放噪聲到底是什么呢？其實(shí)運(yùn)放噪聲并不是運(yùn)放回路對前級或者電源的抑制能力（那是CMRR和PSRR），而是指運(yùn)放回路新產(chǎn)生的噪聲。二、 運(yùn)放的噪聲包括哪些部分，又是怎么計(jì)算的？運(yùn)放噪聲分為電壓噪聲，電流噪聲和電阻熱噪聲，一般情況下運(yùn)放的電流噪聲都比較小，我們可以忽略它。這里首先以電壓噪聲為例進(jìn)行分析：如下圖所示運(yùn)放噪聲密度曲線可以分為1/f噪聲和寬帶噪聲，所謂1/f噪聲，是指噪聲的密度與頻率成反比。所謂寬帶噪聲是指噪聲密度在整個頻段內(nèi)保持不變。hr&qu&hcy(Mz)1/fNoirseRegion(PimkNoiseRegiion)記％IcLilatic-n-en^calculatloin>呂蠱ONhr&qu&hcy(Mz)1/fNoirseRegion(PimkNoiseRegiion)記％IcLilatic-n-en^calculatloin>呂蠱ON胃西OAWhileR^Qlan.H(BroadbandNoiseRegion)||這里總的電壓噪聲有效值的平方是1/f噪聲和寬帶噪聲的平方和。因?yàn)槲覀儾缓糜?jì)算整個頻率范圍噪聲的大?。ㄇ€包圍的面積），所以我們用一個長方形等效出包圍的面積，長方形的一邊對應(yīng)的就是等效帶寬頻率，即使用磚墻效應(yīng)得到等效頻率。實(shí)際帶寬BW由閉環(huán)帶寬和運(yùn)放回路的極點(diǎn)數(shù)決定。?口二口霊11*4」章￡磚墻效應(yīng)圖寬帶噪聲的大小由寬帶噪聲密度和實(shí)際帶寬決定：叫號=&砂Jew1/f噪聲的大小由?口二口霊11*4」章￡磚墻效應(yīng)圖寬帶噪聲的大小由寬帶噪聲密度和實(shí)際帶寬決定：叫號=&砂Jew1/f噪聲的大小由1Hz處的噪聲密度和實(shí)際帶寬決定:三、能不能舉一個例子？下面用OPA313舉一個實(shí)際的例子:已知OPA313的電路如下：

從0PA313datasheet里截取噪聲曲線如下:Frequency(Hz)Figure1?.INPUTVOLTAGENOISESPECTRALDENSITYvsFREQUENCYFrequency(Hz)Figure1?.INPUTVOLTAGENOISESPECTRALDENSITYvsFREQUENCY《毎.Astis&§>噪聲密度曲線Datasheet里得到GBW=lMHz：GBW Gw>b?lwrf1h腳曲VjilQV.Cii1時1Mii因此，閉環(huán)帶寬二GBW/Gain=500khz,實(shí)際帶寬BW如下:BW= =5OO'Afiz3.57=7S5AHz寬帶噪聲大小的計(jì)算如下：叫e=召貼麗示=25朋伍打戀僵=22lSO^F}?1/f噪聲大小的計(jì)算如下：吧『=（叫畑醞）扁/血）二150冊Jhi（7出肪二2036丙冷固總的電壓噪聲大小如下:

電流噪聲的算法類似于電壓噪聲：吧=人R丙=G麗云時=5^*SS69500=2靳血I1 InpieuwnhmuttemHyI*$電流噪聲的等效電路電流噪聲的等效電路電阻熱噪聲的算法如下：(其中Tk=273+Tc),k=1.38E-23叫=J3毎亍=74*(138^-23)(273+25)4500*785/t=25転丹咖運(yùn)放回路總的噪聲如下:峰峰值，有效值系數(shù)和可能性之間的關(guān)系運(yùn)放回路總的噪聲如下:峰峰值，有效值系數(shù)和可能性之間的關(guān)系四、那這個計(jì)算的噪聲值，對我們有什么意義呢？如果這個運(yùn)放回路使用在ADC電路之前，那運(yùn)放的噪聲的峰峰值就必須小于ADC的1LSB，不然就會影響ADC的實(shí)際有效位數(shù)。所以通過上面的分析我們就可以確認(rèn)一個運(yùn)放回路是否具有足夠的噪聲特性來滿足某一分辨率的ADC。五、如果噪聲計(jì)算值太大怎么辦？首先