噪声可以是随机信号或重复信号,外部或外部发生,电压或电流方式带或宽带,高频或低频。(在这里,咱们将噪声定义为任何在运放输入端的无用信号)噪声理论包括器件的固有噪声和外部噪声,固有噪声包括:热噪声、散弹噪声和低频噪声(1/f噪声)等;外部的噪声理论指电源噪声、空间耦合搅扰等,理论经过正当的设计可以防止或减小影响。降低外部噪声的影响对施展低噪声运放的功能至关关键。经常出现外部噪声源电源纹波在全波整流的线性稳压供电的电路中,100Hz纹波是关键的电源噪声,关于运放电路,100Hz噪声电平理论要求管理在10nV-100nV(RTI)内,这取决于三个起因:运放在100Hz时的电源克服比(PSRR),稳压器的纹波克服比及稳压器的输入滤波电容的大小。图1是ADI低压加大器OP77的PSRR-频率曲线,可以看出,OP77在100Hz时PSRR大概是76dB,要取得不大于100nV(RTI)的功能,供电电源的纹波必定小于0.6mV。罕用的三端稳压普通能提供大概60dB的纹波克服才干,在这种状况下,稳压器的输入滤波电容必定足够大,以将输入端的纹波限度在0.6V以下。电源去耦典型的串联稳压器供电的电源中蕴含有幅度为150uV,频率范畴为100Hz-100KHz的噪声,开关型电源更重大,运放的PSRR在高频时以20dB/Decade的速度降低,经过在电源脚加RC或LC去耦网络,能滤除大局部噪声,电路方式如图3。在经常使用RC去耦时,应该留意负载电流的变动会造成对电源脚上电压的调制。图3:运放供电的RC去耦电源调整率任何电源电压的变动都会惹起运放输入偏置电流的变动,图1中OP77的PSRR在DC时是126dB(0.5uV/V),电源电压的变动是一个潜在的低频噪声源。在低噪声运放的运行中,降低电源的纹波和提高电源的调整率都很关键,电源调整率无余理论会惹起厌恶的低频噪声。开关电源开关电源是一个很重大的噪声源,下图是典型的开关电源输入端的电压波形:图4. 开关电源输入端电压波形可以看出,噪声频谱既蕴含开关频率及其谐波成分,还蕴含开关回路谐振惹起的阻尼振荡的高频成分,从几十KHz不时间断到几十MHz,而普通的运放在几百Hz以上时PSRR开局急剧降低,到几百KHz时简直为零,此时,出如今输入端的电源噪声将很重大。影响路径和对策:除了留意对运放PSRR或CMRR参数的选用和增强运放供电去耦(如驳回RC去耦)外,在开关电源供电设计中,还应留意如下一些方面:图5:共模阻抗噪声耦合示用意开关管漏极开关电压驱动的位移电流,经过首次级散布电容,次级电路,次级对大地与杂散电容,大地与初级地之间的杂散电容构成环路,次级模拟电路中流过的共模电流流过不平衡的阻抗转换成差模,对加大电路形成搅扰(如图6)。共模方式引入的搅扰普通为开关噪声中的高频重量(数MHz以上)。措施关键有如下三点:图6. 开关电源中的共模电流回路经过空间磁场耦合到具备必定环路面积的信号回路或地线环中,形成对信号的影响。另外来自开关电源或市电网络的高频搅扰或者经过空间杂散电容间接耦合到信号回路。设计中的思考包括小结:在运放电路设计中降低电源噪声的关键措施包括 |
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