4 計(jì)算輸出端的電壓噪聲

現(xiàn)在，我們通過(guò)手工計(jì)算來(lái)得出簡(jiǎn)化音頻系統(tǒng)的總噪聲。在本示例中，我們?cè)谕嗯渲弥惺褂?OPA1656，增益為 40dB 或 100V/V。我們還使用Topic Link Label1中所述的濾波來(lái)限制 BW。圖 4-1 是我們?cè)谠撌纠惺褂玫碾娐放渲谩?/p>

第一步是計(jì)算電路的噪聲 BW。本例電路的截止頻率設(shè)置為 25.9K。可以使用Equation5 來(lái)計(jì)算電路的帶寬噪聲。

其中：

• BWn = 噪聲 BW
• Kn – 磚墻因數(shù)（對(duì)于第一階濾波器為 1.57）
• Fc = 截止頻率

Equation6 是圖 4-1 中所示電路的噪聲帶寬。

我們首先看一下電路的熱噪聲。熱噪聲是可通過(guò)首先計(jì)算增益網(wǎng)絡(luò)的 Req 來(lái)進(jìn)行計(jì)算的電路。這是通過(guò)將 R1 和 R2 并聯(lián)來(lái)完成的。對(duì)于電路 1 中所示的電路，使用以下方法完成此操作：

在更高速度下，直流阻斷電容器的作用將類(lèi)似于短路。因此，考慮將 R4 電阻器與源電阻并聯(lián)。該值非常低，因此不包括在 Req 計(jì)算中。使用Equation1，可以計(jì)算電阻器產(chǎn)生的 2RMS 電壓噪聲。

接下來(lái)，我們看一下電路的電壓噪聲。評(píng)估運(yùn)算放大器產(chǎn)生的電壓噪聲時(shí)，第一步是獲取數(shù)據(jù)表中顯示的輸入電壓噪聲，并將其乘以頻率的平方根。如果我們看一下 OPA1656 SoundPlus 超低噪聲和失真、Burr-Brown 音頻運(yùn)算放大器 數(shù)據(jù)表中的電壓噪聲，會(huì)發(fā)現(xiàn) 10kHz 時(shí)的值為 2.9nV/rtHz。如圖 1-1 所示，寬帶噪聲在整個(gè)頻率范圍內(nèi)保持不變，因此我們可以將此數(shù)字用于任何超過(guò) 10kHz 的頻率。將放大器的電壓噪聲乘以截止頻率將得出放大器的 RMS 電壓噪聲。

下一步是計(jì)算放大器產(chǎn)生的電流噪聲。使用Equation4 可以計(jì)算放大器產(chǎn)生的 RMS 電流噪聲。對(duì)于該示例，OPA1656 的電流噪聲為 6fA/rtHz。

接下來(lái)是計(jì)算放大器輸入端的總噪聲。

這將得出所謂的總輸入基準(zhǔn)電壓噪聲。接下來(lái)，將輸入基準(zhǔn)電壓噪聲乘以電壓噪聲增益，對(duì)于我們的電路，增益為 100V/V。請(qǐng)記住，這是放大器同相端子處的增益。

根據(jù)計(jì)算，得到的值為 100uVpp。該值非常接近圖 4-2 中所示電路的仿真值。請(qǐng)注意，為了更準(zhǔn)確地計(jì)算，可以單獨(dú)計(jì)算 1/f 噪聲。更多有關(guān)電壓噪聲以及如何計(jì)算該誤差的信息，請(qǐng)觀看培訓(xùn)視頻：TI 精密實(shí)驗(yàn)室 - 運(yùn)算放大器：噪聲。

手動(dòng)計(jì)算的一個(gè)關(guān)鍵原因是它允許您評(píng)估各個(gè)噪聲源。在我們的示例中，實(shí)際上可以看到電阻器噪聲是主要噪聲源。