低噪声op系统的设计技巧

低噪声系统的设计技巧

低噪声系统设计的第一个窍门是在前级应用中尽可能多的增益，图6显示的是一个放大器前端的两个例子，增益为10。可以看出，将所有增益应用于第一级，比将增益分布于两级要好得多。请注意，有时最佳带宽性能的要求可能与最佳噪声性能的要求相冲突。对于带宽，我们希望每个增益级具有近似的增益，而对于噪声，我们则希望第一级具有全部的增益。

图6 放大器前端

第二个窍门是注意源阻抗。这样做有两个原因：第一，源阻抗越大，则系统噪声越大；第二，放大器必须与源阻抗匹配良好，如果源阻抗较高，电流噪声噪声特性可能比电压噪声特性更重要。

第三个窍门是要注意反馈电阻，如果选择超低噪声运算放大器，却使用很大的反馈电阻，则不可能实现低噪声电路，在同相（图7）或反相配置中，注意反馈电阻相当于折合到输出端的噪声源。而其他电阻则相当于输入端的电压源，更准确的说，是反相配置输入端的电压源。前文已经谈到，设计低噪声系统时，第一级应用有高增益，这种情况下Rg噪声占主导地位。

图7 同相运算放大器的噪声模型

更多详细内容，敬请浏览：http://seminar.eccn.com/100325/jchf_adi.asp

问答选编

问： 放大器的内部噪音如何进行精确测量？它和哪些因素有关？在测试时需要注意那些问题？

答：对于放大器的噪声的测量，一般来讲就是把放大器的输入接0，输出经过一个低通滤波器，然后用高精度的ADC来采样做FFT，或者用示波器看输出的情况。 

问：在判断放大器的性能时，主要应参考哪儿个噪声参数呢？ 

答：要考虑传感器、电阻、放大器和ADC的各个噪音参数。

问：用运放设计放大器时，如何估算其输入输出阻抗？ 

答：通常，对于运放器件，我们认为其输入阻抗无穷大，输出阻抗为0（可以参考具体型号的数据手册来查询具体的数值）。所以电路的输入输出阻抗可以基于这个条件来计算。

问：如何降低器件的内部噪声以及削弱外部噪声？ 

答：器件的内部噪声改变不了，可以通过选择外部的带宽来限制外部的噪声。

问：LC电路滤波与运算放大器电路滤波各有什么特点，各用在哪些场合？ 

答： LC滤波简单，但是滤波的效果不如有源的那么理想。而且有源滤波可以对信号同时进行放大，而无源的做不到这点。 

问：ADC的量化噪音如何考虑？

答：量化噪声是理论上存在的，是无法去除的，这也是理论信噪比6.02N+1.76的来源。 

问：如何测量噪声才最准确，不会引入测量噪声呢？ 

答：如果想得到最准确的噪音，要利用均方根值测量方法。这样的方法会将所有的噪音都计算在内，但是缺点是测量时间较长，数据量大。 

问：如何通过单点接地或者多点接地来消除噪声，它们有什么区别？ 

答：单点接地指的是只在芯片电源脚处将地接在一块，这是为了防止数字电源的地回流影响模拟电路的地，也会用在模拟数字芯片在一块板子上的情况下，因为两个地必须最终连在一起，所以一般选在模拟和数字地的交界处。多点接地指的是芯片的接地脚应采用就近接地，不需要引很长的线再接到地上。 

问：A/D转换器的模拟地和数字地如何分割才能更好的降低噪声？

答：关于模拟地与数字地是否需要分割的问题，业界没有定论。有的就是一个地平面，有的则分为两个区域在ADC下面用短线连接，方法多样。要注意模拟和数字部分器件尽量分开，保持一定距离，模拟信号和数字信号不要交叉走线，电源的滤波电容要尽量靠近芯片