4 計算輸出端的電壓噪聲

現(xiàn)在，我們通過手工計算來得出簡化音頻系統(tǒng)的總噪聲。在本示例中，我們在同相配置中使用 OPA1656，增益為 40dB 或 100V/V。我們還使用Topic Link Label1中所述的濾波來限制 BW。圖 4-1 是我們在該示例中使用的電路配置。

第一步是計算電路的噪聲 BW。本例電路的截止頻率設(shè)置為 25.9K?？梢允褂?a xmlns:opentopic="http://www.idiominc.com/opentopic" class="xref" href="#EQUATION-BLOCK_RP2_TGS_HNB">Equation5 來計算電路的帶寬噪聲。

其中：

• BWn = 噪聲 BW
• Kn – 磚墻因數(shù)（對于第一階濾波器為 1.57）
• Fc = 截止頻率

Equation6 是圖 4-1 中所示電路的噪聲帶寬。

我們首先看一下電路的熱噪聲。熱噪聲是可通過首先計算增益網(wǎng)絡(luò)的 Req 來進行計算的電路。這是通過將 R1 和 R2 并聯(lián)來完成的。對于電路 1 中所示的電路，使用以下方法完成此操作：

在更高速度下，直流阻斷電容器的作用將類似于短路。因此，考慮將 R4 電阻器與源電阻并聯(lián)。該值非常低，因此不包括在 Req 計算中。使用Equation1，可以計算電阻器產(chǎn)生的 2RMS 電壓噪聲。

接下來，我們看一下電路的電壓噪聲。評估運算放大器產(chǎn)生的電壓噪聲時，第一步是獲取數(shù)據(jù)表中顯示的輸入電壓噪聲，并將其乘以頻率的平方根。如果我們看一下 OPA1656 SoundPlus 超低噪聲和失真、Burr-Brown 音頻運算放大器 數(shù)據(jù)表中的電壓噪聲，會發(fā)現(xiàn) 10kHz 時的值為 2.9nV/rtHz。如圖 1-1 所示，寬帶噪聲在整個頻率范圍內(nèi)保持不變，因此我們可以將此數(shù)字用于任何超過 10kHz 的頻率。將放大器的電壓噪聲乘以截止頻率將得出放大器的 RMS 電壓噪聲。

下一步是計算放大器產(chǎn)生的電流噪聲。使用Equation4 可以計算放大器產(chǎn)生的 RMS 電流噪聲。對于該示例，OPA1656 的電流噪聲為 6fA/rtHz。

接下來是計算放大器輸入端的總噪聲。

這將得出所謂的總輸入基準(zhǔn)電壓噪聲。接下來，將輸入基準(zhǔn)電壓噪聲乘以電壓噪聲增益，對于我們的電路，增益為 100V/V。請記住，這是放大器同相端子處的增益。

根據(jù)計算，得到的值為 100uVpp。該值非常接近圖 4-2 中所示電路的仿真值。請注意，為了更準(zhǔn)確地計算，可以單獨計算 1/f 噪聲。更多有關(guān)電壓噪聲以及如何計算該誤差的信息，請觀看培訓(xùn)視頻：TI 精密實驗室 - 運算放大器：噪聲。

手動計算的一個關(guān)鍵原因是它允許您評估各個噪聲源。在我們的示例中，實際上可以看到電阻器噪聲是主要噪聲源。