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[参考译文] 噪声带宽是否应与噪声计算中的信号带宽相等?

Guru**** 1818760 points
Other Parts Discussed in Thread: TINA-TI, OPA182, OPA627, OPA210, OPA827
请注意,本文内容源自机器翻译,可能存在语法或其它翻译错误,仅供参考。如需获取准确内容,请参阅链接中的英语原文或自行翻译。

https://e2e.ti.com/support/amplifiers-group/amplifiers/f/amplifiers-forum/1099156/should-noise-bandwidth-be-equal-to-signal-bandwidth-in-noise-calculation

主题中讨论的其他部件:TINA-TIOPA182OPA627OPA210OPA827

这是具有1极低通滤波器的-1V/V电路的反向增益。 我想查看此电路的电压噪声响应,因此添加了电压源VG1。

                                                     

显然,电路的带宽大约为1.5kHz,电压噪声应该是4.5nV/sqrt(Hz)*2*sqrt(Noise 1.57 *1.5k),正如我读过的所有噪声教程中所揭示的那样。

我相信这种计算方法是基于这样一种假设:电路的噪声响应是一个1极低通滤波器,如果频率远高于切断频率,其振幅应降至接近零。  

但是,从下面显示的模拟结果中可以看出,噪声增益在运算放大器的带宽使其衰减之前为1V/V。 在这种情况下,我们是否可以忽略超出截止频率的噪音?

                                            

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    梁先生:

    您可以看到超出角频率的噪声,因为OPAMP的增益从2V/V降低到仅1V/V,而不是0V/V

    这种超出角频率的噪音是否与您相关取决于您的应用。 但请注意,这种噪音不是零。

    您可以在电路输出处添加被动低通滤波器,以进一步降低噪音。

    Kai

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    您好,Liang

    运算放大器噪声带宽采用了一阶砖墙系数,在TI Precision Labs运算放大器系列第8节“噪声”中进行了说明。 以下是指向系列中显示信息的位置的链接(第8.2 节:计算RMS噪声):

    https://training.ti.com/ti-precision-labs-op-amps-noise-calculating-rms-noise?context=113.9747万-1139745-14685-1138803-13233</s>113.9745万 1.4685万113.8803万1.3233万

    章节8.9 噪声实验室使用或不使用您在电路中应用的C1反馈电容器进行噪声分析:

    https://training.ti.com/ti-precision-labs-op-amps-noise-lab?context=113.9747万-1139745-14685-1138803-13847</s>113.9745万 1.4685万113.8803万1.3847万

    您可以查看视频,也可以选择查看这些链接指向的页面上的幻灯片。

    此致,Thomas

    精密放大器应用工程

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    梁先生:

    噪声带宽只能等于具有无限极数(无限增益滚动)的系统中的信号带宽-参见下文。  因此,  使用1.57 系数从信号带宽计算噪声带宽(BWN )仅适用于一级系统(单极)-见下文。

    请查看以下链接下的噪音培训视频: training.ti.com/ti-precision-labs-op-amps-noise-spectral-density

    您 的电路不是一级系统,因为 它有一个频率为1.592kHz的光纤信道极和另一个频率为 16MHz的AOL极,FP,如下面的增益图所示。

    因此,在计算中,您不能忽略高于光纤信道频率的噪声,因为 该部分继续产生噪音,一直到16MHz (及更高),唯一的区别是它的增益为1,而不是2 (如低于光纤信道频率的情况)。  不用说,您可能不会使用公式。

    如果您要 创建一级系统,则需要将低通滤波器放置在输出端,而不是穿过反馈电阻器-请参见下文。

     这样,您将获得1.592kHz的单极滚动-请参阅下面的输出噪声频谱密度(请注意,您 仍需要考虑 1/f噪声)。

    如果您进行粗略的手算,您将获得:

    Output noise_1/f = 2*55*[ln (16e6)]^.5 = 448nVrms (您不能忽略1/f噪声贡献,因为fc过于接近1/f角频率)。

    宽带输出噪声= 2个5.3 (1592个1.57)^.5 = 530nVrms

    总输出噪声=(448^2+530^2)^.5 = 693.9nV/RT-Hz

    模拟总输出噪声 会产生 几乎相同的值693nVrms -参见下文。

    请参阅所附的TINA-TI原理图,您可以将其用于自己的模拟。

    e2e.ti.com/.../Liang-OPA627-_2D00_-autosave-22_2D00_05_2D00_06-11_5F00_18.TSC

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    您好,Marek:

    感谢您的详细回复。 这么高的GBW并不总是更好,对吗? 如果我的信号带宽为10kHz,最好使用较低的GBW运算放大器(例如OPA182),而不是OPA627?

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    梁先生:

    您应选择哪种OPAMP取决于应用的增益,带宽和精度要求。 在精密应用中,您可能希望在最高频率下具有40dB的增益保留(回路增益)。 在标准应用中,您可能需要20dB的增益储备。 请参阅两个示例:

    1.如果您在标准应用中具有1V/V的增益和10kHz的带宽,那么在10kHz时,您需要0dB + 20dB = 20dB的开环增益(闭环增益+环路增益)。 然后,具有设置为1V/V增益的100kHz OPAMP (GBW为100kHz的OPAMP)就足够了。

    2.另一方面,如果您在精密应用中具有1000V/V增益和10kHz带宽,则您需要在10kHz时具有60dB + 40dB = 100dB的开环增益(闭环增益+环路增益)。 然后需要一个1GHz运算放大器,其增益设置为1000V/V,或者两个32MHz运算放大器串联,其增益设置为31.6V/V

    您还可以观看TI的培训视频:

    https://training.ti.com/ti-precision-labs-op-amps-bandwidth-gain-gbw?context=113.9747万-1139745-14685-1138800-13125</s>113.9745万 1.4685万113.88万1.3125万

    Kai

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    谢谢Kai。 您在此处提供的信息和链接非常有用。

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    GBW 与 低噪声电压光谱密度相结合,与静态电流IQ直接成正比。 因此,为了将总噪声降至最低,您需要使用具有高GBW (和低噪声)的运算放大器,但使用外部滤波器限制带宽。  因此,OPA827或OPA210将是值得考虑的一些最佳运算放大器。