运算放大器电路固有噪声的分析与测量(TI合集)

TI的资深应用经理Art Kay已经写过一系列的文章来分析运放的噪声，非常经典。
运算放大器电路中固有噪声的分析与测量
第一部分：引言与统计数据评论
作者：德州仪器公司高级应用工程师 Art Kay

我们可将噪声定义为电子系统中任何不需要的信号。噪声会导致音频信号质量下降
以及精确测量方面的错误。板级与系统级电子设计工程师希望能确定其设计方案在
最差条件下的噪声到底有多大，并找到降低噪声的方法以及准确确认其设计方案可
行性的测量技术。

噪声包括固有噪声及外部噪声，这两种基本类型的噪声均会影响电子电路的性能。
外部噪声来自外部噪声源，典型例子包括数字交换、60Hz 噪声以及电源交换等。
固有噪声由电路元件本身生成，最常见的例子包括宽带噪声、热噪声以及闪烁噪声
等。本系列文章将介绍如何通过计算来预测电路的固有噪声大小，如何采用 SPICE
模拟技术，以及噪声测量技术等。

热噪声

热噪声由导体中电子的不规则运动而产生。由于运动会升高温度，因此热噪声的幅
度会随温度的上升而提高。我们可将热噪声视为组件（如电阻器）电压的不规则变
化。图 1.1 显示了标准示波器测得的一定时间域中热噪声波形，我们从图中还可看
到，如果从统计学的角度来分析随机信号的话，那么它可表现为高斯分布曲线。我
们给出分布曲线的侧面图，从中可以看出它与时间域信号之间的关系。




图 1.1: 在时间域中显示白噪声以及统计学分析结果



热噪声信号所包含的功率与温度及带宽直接成正比。请注意，我们可简单应用功率
方程式来表达电压与电阻之间的关系 （见方程式 1.1），根据该表达式，我们可以
估算出电路均方根 (RMS) 噪声的大小。此外，它还说明了在低噪声电路中尽可能
采用低电阻元件的重要性。
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