如何为低噪声设计选择最佳放大器?方法要点在此

selina 在 周一, 10/16/2017 - 08:59 提交

selina的头像

当针对低噪声应用评估放大器的性能时,考虑因素之一是噪声,今天我们简要探讨在为低噪声设计选择最佳放大器时涉及到的权衡问题。

如果驱动一个带有一定源电阻的运算放大器,等效噪声输人则等于以下各项平方和的平方根:放大器的电压噪声;源电阻产生的电压;以及流过源阻抗的放大器电流噪声所产生的电压。

如果源电阻很小,则源电阻产生的噪声和放大器的电流噪声对总噪声的影响不大。这种情况下,输人端的噪声实际上只是运算放大器的电压噪声。

如果源电阻较大,源电阻的约翰逊噪声可能远高于运算放大器的电压噪声和由电流噪声产生的电压。但需要注意,由于约翰逊噪声仅随电阻的平方根而增长,而受电流噪声影响的噪声电压与输人阻抗成正比关系,因而对于输人阻抗值足够高的情况,放大器的电流噪声将成为主导。当放大器的电压和电流噪声足够高时,在任何输人电阻值情况下,约翰逊噪声都不会是主导。

如果某个放大器的噪声贡献相对于源电阻可以忽略不计,则可通过运算放大器的品质因数Rs, op来进行选择。这可以通过放大器的噪声指标来计算:

其中:
en表示折合到输人端的电压噪声
in表示折合到输人端的电流噪声

图1给出的是1 KHz下,多种ADI工高压(最高44 V)运算放大器的电压噪声密度对与RS, OP关系的比较,1 kHz。斜线显示了与电阻相关的约翰逊噪声。

ADI的放大器噪声坐标图

图1. ADI的放大器噪声坐标图

根据运算放大器数据手册中的数据,可以为某个选定频率制作类似的曲线图。例如,AD8599的折合到输人端的电压噪声约为1.07 nV/√Hz,折合到输人端的电流噪声为2.3 pA/√Hz(1 kHz)。其Rs,op值约为465 S2(1 kHz)。另外,需要注意以下几点:

与该器件相关的约翰逊噪声等效于约为69.6 Ω的源电阻 (见图1);

对于超过465 Ω的源电阻,放大器电流噪声产生的噪声电压会超过源电阻产生的噪声电压;放大器的电流噪声成为主要噪声源。

若欲使用该图(见图2),请执行第1至第4步。

通常情况下,源电阻是已知的(如传感器阻抗)。如果不知道电阻值,则根据周围的或前端的电路器件进行计算;

在约翰逊噪声线上确定给定源电阻的位置,如1 kΩ;

从第2步确定的点向坐标图右侧画一条水平线;

从第2步确定的点向左下方画一条直线线。斜率为,每下降10倍电压噪声则下降10倍电阻。

为低噪声设计选择运算放大器

图2. 为低噪声设计选择运算放大器

位于线条右下方的放大器均为适用于目标设计的优质低噪声运算放大器,如图2阴影部分所示。

在针对低噪声设计评估放大器噪声性能时,应考虑所有潜在噪声源。

运算放大器的主要噪声贡献取决于源电阻,具体如下:
Rs > > Rs, op;折合到输人端的电流噪声占优势
Rs = Rs, op;放大器噪声可忽略;电阻噪声占优势
Rs <<Rs, op;折合到输人端的电压噪声占优势

概括而言,可通过以下方式减少或消除干扰信号:
良好的布线技术,以减少寄生效应
良好的接地技术,如数字接地和模拟接地的隔离
良好的屏蔽

对于电阻性噪声源,请遵循以下规则:
根据应用的需要来限制带宽
尽可能降低电阻值
使用低噪声电阻,如采用大金属薄片、线绕式和金属薄膜技术的电阻
尽可能减少电阻性噪声源的数量

点击这里,获取更多电机控制设计信息

主图: 

 如何为低噪声设计选择最佳放大器?方法要点在此

用户喜欢...

介绍STDRIVE601主要特性,框图,典型应用框图以及三相栅极驱动器演示板EVALSTDRIVE601主要特性,电路图,材料清单和PCB设计图

STDRIVE601是单片三相半桥高压栅极驱动器,采用BCD6s离线技术制造,用于N沟功率MOSFET或IGBT,适用于三相应用.所有 器件 的源电流和沉电流分别是350mA和200mA.采用互锁和死区功能可防止交叉导通.器件的...


了解电器的最新电机BLDC设计注意事项

诸如洗衣机,空调和冰箱的可变频率家用电器通常使用无刷DC电机(BLDC)。这些电机因其高效率,低噪音和无级调速而在家用电器中很受欢迎。 仍有许多低功率电机 - 例如洗衣机和洗碗机中的...


使用无刷DC驱动器设计的六种奇怪方法

我已经知道了两个绝对真理。首先,无刷直流电机驱动器很酷。每个人都喜欢旋转电机的快感,无刷直流电机通过高速,高功率和高效率来提升令人惊叹的因素。其次,工程师喜欢有创意。有时...


采用现有的IEEE 802.3bt解决方案设计大功率以太网供电

自2003年引入以太网供电(PoE)以来,其功率传输能力已从原来的15.4瓦增加到30瓦,但设计人员仍需要更多的应用。对PoE规范的新修订,IEEE 802.3bt,通过在电源上启用高达60瓦(在某些应用中高达...


压电电动机的驱动器设计

对于大多数电气工程师而言,简单的术语电机意味着一件事:电磁旋转运动单元。需要线性而非旋转运动的工程师考虑添加某种机械连杆或者可能是线性感应电磁马达。然而,由于控制,机械公...


设计无传感器FOC电机控制的快速简便方法

今天,电机控制应用设计师面临来自市场,竞争对手和监管机构的压力,以优化其系统的性能和效率,同时将电子系统的成本降至最低。 从家用电器中的泵,风扇和压缩机到无人机和电动自行...


RTD 比率式温度测量的模拟前端设计考虑

许多系统设计人员使用-型ADC和RTD(电阻式温度检测器)进行温度测量,但实现ADC数据手册中规定的高性能时有困难。例如,一些设计人员可能只能从16位至18位ADC获得12至13个无噪声位。本文介绍...


突破PLCDCS多通道模拟输入通道间隔离、高密度和EMI高辐射的设计障碍

在高端工厂自动化应用中(如油气厂和电厂),常会要求多路采 集通道与通道之间进行隔离,其中高耐压、小尺寸、低EMI、高可 靠性和低成本等要求在通道间隔离设计中别具挑战性。通常目前...


玩转电机轴承结构设计——轴承设计“8不要”保电机安全运行

selina 在 周二, 11/28/2017 - 11:34 提交 轴承及与之相关的零部件,如端盖、轴承套、轴承内外盖、挡油盘等组合在一起称之为“轴承结构”,并非狭义的轴承本身的结构。 轴承在电机中的作用:...


Power by Linear丨无线医疗仪表设计,你照顾好电源了吗?

selina 在 周一, 11/27/2017 - 10:23 提交 在患者护理情形中医疗产品通常对于可靠性、运行时间和坚固性有着高得多的标准,不仅必须确保它们能够依靠多种电源实现无缝运行,并在对从患者身上收...


还在为如何为滤波器选择正确的放大器而困扰? 烦恼终结者—模拟滤波器向导设计工具!

selina 在 周二, 11/14/2017 - 10:17 提交 作者:Kushwanthi Padmanabhuni 器件选择对电路设计来说至关重要。在最终开始生产前,通过仿真和原型制作验证器件选择是否正确极为重要。您对在设计中选择了...


对过滤器选择正确的放大器感到困惑?这是解决您的困难的答案 - 模拟滤波器向导设计工具!

selina 在 周三, 11/01/2017 - 09:57 提交 零件选择在任何电路设计中起着至关重要的作用。在开始最后开始生产之前,如果选择正确的部件,验证(通过模拟和原型)是非常重要的。 您对设计中选...


原理图:电路设计的基本要素

selina 在 周一, 10/30/2017 - 11:10 提交 在电气工程领域似乎有无限量的信息可以学到。电气工程师最重要的技能之一是能够阅读和创建原理图。在您开始学习欧姆定律,叠加定理和delta-wye变换之前...


这4款ADC,是你的设计中需要的么

selina 在 周五, 10/27/2017 - 08:54 提交 今天为大家推荐的4款产品,是ADI备受关注的4款ADC,快来看看你的设计需要哪款嘞~ ps.这些均产品已上市, 数据手册包含所有最终性能规格和工作条件,我们...


工程师博客分享——全能DAQ ADAQ798x,如何实现高噪声输入的有源滤波

selina 在 周四, 10/12/2017 - 11:06 提交 作者:tschmitt,ADI应用工程师 这是本系列的最后一篇文章,我们将概述ADAQ798x的Sallen-Key有源低通滤波器拓扑结构。此配置是一种较为简单的有源滤波实现方案...


设计中电机选择的个人经验(一)

selina 在 周一, 09/11/2017 - 09:13 提交 以下作为我个人在学习工作中总结的一点经验,希望能为初入机械行业又恰巧看到此文的社又有所帮助,也望其他社友不吝赐教。关于电机的计算选型能说的...