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(多图) 运算放大器电路固有噪声的分析与测量第二部分:运算放大器噪声介绍(二)

作者:TI 高级应用工程师 Art Kay?? 2007年06月27日 ?? 收藏0

  人们通常会说,只有将电压频谱密度曲线进行积分计算,才能得到总噪声值。事实上,我们必须对功率谱密度曲线进行积分计算。该曲线实际反映的是电压或电流频谱密度的平方(请记住:P = V2/R 且 P="I2R")。图 2.6 显示了对电压频谱密度曲线进行积分计算所得的奇怪结果。图 2.7 显示,您可将功率谱密度进行积分计算,再通过求结果的平方根将其转换回电压。请注意,我们由此可获得合理结果。

  计算噪声的不正确方法

  图 2.6:计算噪声的不正确方法

  计算噪声的正确方法

点击看原图

  图 2.7:计算噪声的正确方法

  通过对电压与电流频谱的功率谱密度曲线进行积分计算,我们可得到运算放大器模型信号源的 RMS 幅度(图 2.3)。不过,频谱密度曲线将分布在 1/f 区与带低通滤波器的宽带区(见图 2.8)。如计算上述两个区域的总噪声,我们要采用微积分计算推导出的算式。再根据第一部分所讨论的处理非相关信号源的方法,对上述两个计算的结果做和的平方根 (RSS) 运算,对应第一部分中提到的非相关信号源。

  首先,我们要对带低通滤波器的宽带区域进行积分计算。理想情况下,曲线的低通滤波器部分是一条纵向直线,我们称之为砖墙式滤波器 (brick wall filter)。由于砖墙式滤波器情况下的曲线下方区域为矩形,因此这一区域的问题比较好解决,长乘宽即可。在实际情况下,我们不能实现砖墙式滤波器。不过,我们可用一组常量来将实际情况下的滤波器带宽转换为等效的砖墙式滤波器带宽,以满足噪声计算的需要。图 2.9 将理论砖墙式滤波器与一阶、二阶及三阶滤波器进行了对比。

  带滤波器的宽带区

  图 2.8:带滤波器的宽带区

  砖墙式滤波器与实际滤波器相比较

  图 2.9:砖墙式滤波器与实际滤波器相比较

  我们可用方程式 2.2 用于转换实际滤波器或做砖墙式滤波器等效。表 2.1 列出了各阶滤波器的换算系数 (Kn)。举例来说,一阶滤波器带宽乘以 1.57 即为砖墙式滤波器带宽。调节后的带宽有时也称作噪声带宽。请注意,换算系数随着滤波器阶数的提升将越来越接近于1。换言之,滤波器阶数越高,就越接近于砖墙式滤波器。

  宽带区域上简单滤波器的噪声带宽

  方程式 2.2:宽带区域上简单滤波器的噪声带宽

  砖墙式滤波器校正系数

  表 2.1:砖墙式滤波器校正系数


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运算? 放大器电路? 固有噪声?

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