運放噪聲――反饋會有什么影響呢？

上個月我們研究了同相放大器的噪聲，但是我忽略了反饋網絡帶來的噪聲問題。一位讀者向我提出疑問，并希望得到更多詳細信息。那么，在圖1中R1和R2帶來的噪聲是多少呢?

反相輸入端帶來的噪聲包含反饋電阻的熱噪聲和運放的電流噪聲在反饋電阻上引起的電壓噪聲。這些噪聲源在輸出端帶來的噪聲可以使用下列幾個運放最基本的知識來估計：

·R1的熱噪聲電壓通過電路的反相增益-R2/R1放大到輸出端。

·R2帶來的熱噪聲直接輸出到運放的輸出端。

·反相輸入端的電流噪聲流過R2，在運放的輸出端帶來IN*R2的噪聲。

這些噪聲源是不相關的，所以它們可以平方根的方式求和。

但是有更直觀的方法來看待這個問題。如果這些噪聲源都是在運放的同相輸入端將會非常方便。輸出噪聲除以同相放大增益，這種歸類到輸入端(RTI)的方法可以方便地比較噪聲源和輸入信號。

反相輸入端的噪聲與R1和R2的并聯值有關。當歸類到同相輸入端時， R1和R2疊加起來的熱噪聲歸類到輸入端(RTI)噪聲等于R1和R2并聯電阻的熱噪聲。反相輸入端的電流RTI噪聲等于IIN*(R1||R2)。這些都與R1||R2相關。

這個結果揭示了一個重要的低噪聲設計因素。使(R1||R2)

在高增益時，可以很容易地得到較低的并聯電阻。R1可以遠小于RS且R2可以很大。在中等增益時，要得到較低的并聯電阻變得較難。增益為2(R1等于R2時)是最差的情況。舉個例子，如果你希望得到100歐姆的并聯電阻，R1和R2需要為200歐姆。

反饋網絡給運放帶來了一個400歐姆的負載，在大多數情況下，這個負載電阻值太小了。當R1大而R2小的時候，可以比較容易地讓增益接近1。這種情況并不多見，因為你通常希望在低噪聲的第一級得到較大的增益。

注意一個常見問題，R2變大時，輸出噪聲并沒有增加。如果通過增加R2，減小R1來得到更高的增益，此時并聯電阻不變，噪聲將會保持不變。

你可以下載一個Excel文件來估算這種普遍在運放輸入級存在的噪聲，包括運放和信號源阻抗噪聲。它能夠估算出每個噪聲源所占的比列并且畫出在一定信號源阻抗范圍內的總噪聲曲線，還能計算出由運放電路噪聲疊加到信號源熱噪聲上而產生的噪聲系數(dB)。這是個運放噪聲性能分析的便利工具。利用這種方工具不斷修改你的電路，你將很快地找到存在的問題并且做一些權衡。