| 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(shí)幾個(gè)主意要點(diǎn)和繁索的地方、最主要的是提供給大家一個(gè)方便的計算小工具，很好用，讓噪聲計算變的簡(jiǎn)單。
運放構成的反向放大電路中，噪聲主要來(lái)源于三個(gè)方面
（1） 運放的輸入噪聲電壓en(在datasheet中有數據和曲線(xiàn))
（2） 運放的輸入電流噪聲in（在datasheet中同樣可以找到數據和曲線(xiàn)）。這需要流過(guò)電阻后轉化為電壓噪聲。
（3） 設置放大倍數的電阻R1和Rf的熱噪聲，也就是可以通過(guò)經(jīng)典公式算出來(lái)的。Noise =√(4kTKRΔf)。這是不可避免的。很多情況下會(huì )成為主要噪聲來(lái)源。
運放噪聲的計算就是將這三個(gè)值一一求出來(lái)，由于這些噪聲是不相關(guān)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�？此坪�(jiǎn)單實(shí)則很麻煩。
我們將計算得來(lái)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(jiǎn)單理解為噪聲是疊加到運放輸入端的一個(gè)信號。如下圖
上面說(shuō)了一個(gè)重要問(wèn)題，運放的噪聲增益。還要一個(gè)重要問(wèn)題，運放的噪聲帶寬，datasheet中給出的運放噪聲參數一般為譜密度值如1.1nV√Hz。也就是說(shuō)，需要對它在噪聲帶寬中進(jìn)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(shuō)是Brickwall 濾波器的帶寬。簡(jiǎn)單說(shuō)，就是把實(shí)際的濾波器響應曲線(xiàn)，在保證包含面積不變時(shí)轉化成理像低通濾波器時(shí)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。如下表
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Number of Poles in Filter
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Kn
AC Noise Bandwidth Ratio
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1
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1.57
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2
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1.22
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3
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1.16
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4
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1.13
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5
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1.12
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看上去好麻煩，不要急，還有更麻煩的事，就是運放的輸入電壓噪聲和輸入電流噪聲，是與頻率有關(guān)的，在極低頻率時(shí)(0.1Hz-10Hz)主要是1/f噪聲，以后主要是白噪聲，如下圖，
需要對其分段積分。在A(yíng)rt Kay的Op-Amp Noise Calculation and Measurement.ppt(可以google到，TI官網(wǎng)上也有)。有一個(gè)計算實(shí)例，感興趣的可以找個(gè)運參照計算一下。
賣(mài)了半天關(guān)子，下面隆重推薦由Bruce, Trump剛剛設計完成的一個(gè)運放電路噪聲計算器。就是一個(gè)excel表，可以在下面的頁(yè)面中下到。
http://e2e.ti.com/blogs_/b/thesignal/archive/2013/03/03/1-f-noise-the-flickering-candle.aspx
如下圖是噪聲電壓的計算，只要輸入1/f噪聲在特定頻率的值，和平坦噪聲的值，就可以計算出不同頻率下的噪聲密度。輸入頻帶的起止頻率，就可以分析出這下頻帶內各個(gè)噪聲的貢需率。
下圖是計算同向放大電路的噪聲密度的方法（以OPA627為例），只需輸入信號源電阻，運放電壓噪聲，運放電流噪聲，電阻值和溫度，就可以計算出來(lái)輸出電路的噪聲密度，這大大提高了計算效率。計算結果同樣給出了各個(gè)噪聲源的貢需率，方便我們進(jìn)行噪聲優(yōu)化設計。
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