本文不是研究運放的噪聲理論，TI的資深應用經(jīng)理Art Kay已經(jīng)寫過一系列的文章來分析運放的噪聲，相信大多數(shù)模擬電路工程師都讀過。這一系列文章已經(jīng)發(fā)表在http://www.analogzone.com網(wǎng)站上。國內(nèi)還有工程師把它翻譯成中文。名稱為“運算放大器電路固有噪聲的分析與測量(TI合集).pdf”。感興趣的話可以下載下來讀一下。

 今天主要從自上而下的角度分析一下運放電路的噪聲組成，計算時幾個主意要點和繁索的地方、最主要的是提供給大家一個方便的計算小工具，很好用，讓噪聲計算變的簡單。

運放構成的反向放大電路中，噪聲主要來源于三個方面

（1）      運放的輸入噪聲電壓en(在datasheet中有數(shù)據(jù)和曲線)

（2）      運放的輸入電流噪聲in（在datasheet中同樣可以找到數(shù)據(jù)和曲線）。這需要流過電阻后轉化為電壓噪聲。

（3）      設置放大倍數(shù)的電阻R1和Rf的熱噪聲，也就是可以通過經(jīng)典公式算出來的。Noise =√(4kT_KRΔf)。這是不可避免的。很多情況下會成為主要噪聲來源。

運放噪聲的計算就是將這三個值一一求出來，由于這些噪聲是不相關的。它們的矢量和即為運放的總輸入噪聲。再乘上噪聲增益就可以得到輸出端噪聲，公式如下。看似簡單實則很麻煩。

我們將計算得來和輸入總噪聲加到理想運放的正輸入端，就得到了運放的噪聲模型。注意，是正輸入端哦，因此不管同向放大電路，還是反向放大電路對噪聲的增益均為G=1+Rf/R1。我們可以簡單理解為噪聲是疊加到運放輸入端的一個信號。如下圖

上面說了一個重要問題，運放的噪聲增益。還要一個重要問題，運放的噪聲帶寬，datasheet中給出的運放噪聲參數(shù)一般為譜密度值如1.1nV√Hz。也就是說，需要對它在噪聲帶寬中進行積分才可以得到噪聲的RMS電壓值。噪聲帶寬不同于信號的-3dB帶寬。確切的說是Brickwall 濾波器的帶寬。簡單說，就是把實際的濾波器響應曲線，在保證包含面積不變時轉化成理像低通濾波器時的帶寬。好在我們可以查表得到，N階濾波器的-3dB帶寬與Brickwall 濾波器的帶寬換算系數(shù)。如下表