運(yùn)放噪聲中反饋會(huì)有什么影響

作者: TI專家Bruce Trump

翻譯: TI信號(hào)鏈工程師 Rickey Xiong (熊堯)

上個(gè)月我們研究了同相放大器的噪聲，但是我忽略了反饋網(wǎng)絡(luò)帶來的噪聲問題。一位讀者向我提出疑問，并希望得到更多詳細(xì)信息。那么，在圖1中R1和R2帶來的噪聲是多少呢？

反相輸入端帶來的噪聲包含反饋電阻的熱噪聲和運(yùn)放的電流噪聲在反饋電阻上引起的電壓噪聲。這些噪聲源在輸出端帶來的噪聲可以使用下列幾個(gè)運(yùn)放最基本的知識(shí)來估計(jì)：

R1的熱噪聲電壓通過電路的反相增益-R2/R1放大到輸出端。

R2帶來的熱噪聲直接輸出到運(yùn)放的輸出端。

反相輸入端的電流噪聲流過R2，在運(yùn)放的輸出端帶來IN*R2的噪聲。

這些噪聲源是不相關(guān)的，所以它們可以平方根的方式求和。

但是有更直觀的方法來看待這個(gè)問題。如果這些噪聲源都是在運(yùn)放的同相輸入端將會(huì)非常方便。輸出噪聲除以同相放大增益，這種歸類到輸入端（RTI）的方法可以方便地比較噪聲源和輸入信號(hào)。

反相輸入端的噪聲與R1和R2的并聯(lián)值有關(guān)。當(dāng)歸類到同相輸入端時(shí)， R1和R2疊加起來的熱噪聲歸類到輸入端（RTI）噪聲等于R1和R2并聯(lián)電阻的熱噪聲。反相輸入端的電流RTI噪聲等于IIN* (R1||R2) 。這些都與R1||R2相關(guān)。

這個(gè)結(jié)果揭示了一個(gè)重要的低噪聲設(shè)計(jì)因素。使（R1||R2）

在高增益時(shí)，可以很容易地得到較低的并聯(lián)電阻。R1可以遠(yuǎn)小于RS且R2可以很大。在中等增益時(shí)，要得到較低的并聯(lián)電阻變得較難。增益為2（R1等于R2時(shí)）是最差的情況。舉個(gè)例子，如果你希望得到100歐姆的并聯(lián)電阻，R1和R2需要為200歐姆。

反饋網(wǎng)絡(luò)給運(yùn)放帶來了一個(gè)400歐姆的負(fù)載，在大多數(shù)情況下，這個(gè)負(fù)載電阻值太小了。當(dāng)R1大而R2小的時(shí)候，可以比較容易地讓增益接近1。這種情況并不多見，因?yàn)槟阃ǔＯＭ诘驮肼暤牡谝患壍玫捷^大的增益。

注意一個(gè)常見問題，R2變大時(shí)，輸出噪聲并沒有增加。如果通過增加R2，減小R1來得到更高的增益，此時(shí)并聯(lián)電阻不變，噪聲將會(huì)保持不變。

你可以下載一個(gè)Excel文件來估算這種普遍在運(yùn)放輸入級存在的噪聲，包括運(yùn)放和信號(hào)源阻抗噪聲。它能夠估算出每個(gè)噪聲源所占的比列并且畫出在一定信號(hào)源阻抗范圍內(nèi)的總噪聲曲線，還能計(jì)算出由運(yùn)放電路噪聲疊加到信號(hào)源熱噪聲上而產(chǎn)生的噪聲系數(shù)（dB）。這是個(gè)運(yùn)放噪聲性能分析的便利工具。利用這種方工具不斷修改你的電路，你將很快地找到存在的問題并且做一些權(quán)衡。點(diǎn)擊此處下載。

謝謝閱讀。歡迎評論。閱讀原文，請參見http://www.edn.com/electronics-blogs/the-signal/4406716/Op-Amp-Noise-but-what-about-the-feedback

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