實用噪聲放大器原理
加入技術交流群
外部噪聲
一些工程師認為外部噪聲不應該被稱為噪聲，因為它不是隨機產生的，使用“干擾”一詞也許更恰當。首先，簡單談談三種外部噪聲的主要來源：
RFI耦合
環境中充斥著各種電磁波，雖然這些射頻干擾信號通常在目標帶寬以外，但器件的非線性有時會調整這些信號，將其帶入目標區域中。特別是連接傳感器的引線較長時，噪聲一般會從輸入引線進入電路。
抑制射頻干擾的辦法包括：輸入端濾波、屏蔽和采用雙絞線輸入。
電源噪聲
電子電路抑制電源線信號的能力有限，尤其是頻率較高時，因此必須先消除電源線上的高頻干擾，使其無法到達低噪聲電路。可以對電源進行適當濾波以及IC本身采取良好的旁路措施來實現。敏感模擬電路與數字邏輯應采用不同的電源，至少應深度濾波。
接地環路
我們經常可以從原理圖上看到很多的接地符號，但必須注意，在實際電路中任何兩點的電位都不可能完全相等，電流會流經地線，從而產生電位差。必須考慮電流如何流動，并將高電流路徑與敏感電路隔離。例如，實用新型接地配置，或者將模擬地層與數字地層接在一個點上。
內部噪聲
內部噪聲來源于信號鏈中的電路元件，IC數據手冊中相關的性能規格就是針對這種噪聲。典型的內部噪聲源包括傳感器、電阻、放大器和模數轉換器。
電阻噪聲
電阻噪聲分為兩類：一是內部熱噪聲，這種噪聲與電阻構造無關，僅取決于總電阻、溫度和帶寬，它與所施加的信號無關；二是附加電流噪聲，通常被稱為過量噪聲，它取決于電阻的構造，與熱噪聲不同，電阻電流噪聲與所施加的電壓有關。薄膜電阻和繞線電阻具有出色的電流噪聲性能，其噪聲主要是內部熱噪聲。炭核電阻則不然，一般認為其噪聲性能較差，在之后的討論中我們將假設在低噪聲設計中使用高質量薄膜電阻，因此可以忽略電流噪聲，只專注于熱噪聲。
理想電阻的熱噪聲公式為：
可以看出，熱噪聲取決于溫度、電阻、帶寬和波爾茲曼常數。但在實際設計中，并不要求記住這個公式，因為我們有一個非常方便的速算法。
討論噪聲時，平方根符號會一再出現，公式中含有一個常數項，即波爾茲曼常數k。第二項是溫度，請注意，噪聲隨溫度升高而增大，此溫度的單位為k，因此溫度對噪聲的影響可能不如想象那般大。多數工程師會忽略溫度對噪聲的影響，請記住你所看到的噪聲規格僅針對室溫有效。第三項是電阻值，最后一項是帶寬。
應該記住這個公式，1kΩ電阻在室溫下的熱噪聲為
，即
無論從事何種噪聲相關工作，這一算式都將使您永遠受益。這個速算公式可以方便地應用于其他電阻值。
放大器噪聲
圖1所示為放大器噪聲模型。放大器噪聲分為兩類：一種是電壓噪聲（VX），另一種是電流噪聲（IX）。在實際電路中，放大器由許多晶體管組成，所有這些晶體管都有噪聲。幸運的是，所有晶體管的噪聲都可以折合到放大器的輸入端。
評論