測量超低噪聲的OP放大器噪聲測量電路工作原理分析

電路的功能

采用OP放大器的直流放大器，失調漂移固然重要，而低頻噪聲也必須小。不同種類的OP放大器基噪聲差別很大，必須進行實測，以掌握具體參數。本電路是OP放大器的噪聲電壓測定電路，測量帶寬為0.1HZ~10HZ，側重低頻噪聲。因為測量結果是低頻的，不能用普通毫伏計或電平測量儀來指示，可使用筆式記錄儀或示波器來記錄或顯示。

電路工作原理

要把被測量（DUT）IC的噪聲電壓放大10，000倍，如使用失調電壓VOO大的OP放大器就有可能飽和，這時要增加失調調節電路或者把放大倍數降到100倍。

濾波放大器的放大倍數為5倍，所以總的放大倍數是50，000倍（94DB）。測得的電壓E除以50.000得到的值就相當于輸入換算噪聲電壓。

低通濾波器由R3、C2和R5、C4構成，時間常數均為16.9HZ，高通濾波器為一級CR濾波器，C5、C6、R7（假定與1M的輸出阻抗并聯，阻值取110K）的時間常數大約為0.07HZ。

為了測定失調電壓，可和數字電壓表測量R3點的輸出，測量結果被10.000除，即可得到輸入換算失調電壓。

組裝注意事項

為了測量非常微弱的電壓，必須采用穩定而且噪聲小的電源。DUT周圍很容易串入外來噪聲，所以本電路應全部放大金屬盒內，插入被測IC后，加蓋再進行測量。

注釋

最佳信號源電阻和NF

在低噪聲電路中，只使用低噪聲OP放大器還不能說明是完善的，對于OP放大器來說，除用輸入換算噪聲電壓表示噪聲特性外，在高阻抗電路中還有重要的輸入換算噪聲電流IX。

信號源電阻R3是傳感器等的阻抗，如果知道了該電阻的阻值，便可對高阻抗電路進行計算，通常用下式表示：

式中EI為信號源產生的熱噪聲，它由信號源電阻決定，從這角度看，采用低阻抗有好處，但是這時傳感器產生的信號電壓也會變小。

在上式中重要的是EN與IN.RE的關系，當EN=IX.R1時，噪聲指數最小，因此最佳信號源電阻應為R3=EN/IN。低噪聲OP放大器基數據表中已列出了EN和EN值。雙極型OP放大器的EN值較小，而FET輸入式OP放大器的IN值較低，可根據使用要求加以選用，即信號源電阻RS小的低阻抗電路應采用雙極型輸入OP放大器，而在高阻抗電路中，IN起支配作用，宜選用FET輸入型OP放大器。