力荐：TI资深工程师撰写的《运算放大器噪声优化手册》深度阅读

作者：dai277530706

第一章主要介绍了噪声分析有时域、频域、及统计分析三种方法，时域表示法也就是我一般从示波器中直接观测到的波形，即噪声电压随着时间推移而变化。对该噪声电压进行概率统计，电压幅值出现的概率符合高斯分布，经常使用±3σ来估计峰峰值，也有工程师使用±3.3σ来估算峰峰值，没有统一的标准。   噪声经过FFT分解成不同频率和幅值的正弦信号，即可作出频率-频谱密度曲线，可用电流噪声频谱密度和电压密度频谱噪声表示。   同时本章也提及了均方根（RMS）噪声如何计算，因为P=I2R(或U2/R)，因此需要将噪声电压或者噪声电流转换成功率，进行积分后再开方。本章还提到了一下热噪声的计算公式和噪声的叠加

作者：dai277530706

作者：dai277530706

 

 

 

作者：dai277530706

    示波器：示波器可以直观地观测噪声的波形，这是真均方根表做不到的。模拟示波器的缺点是不能测量低频噪声（1/f噪声），而数字示波器则可以测量低频噪声。书中还介绍了一些示波器的使用规范。正确的测量则需要正确地使用示波器。

 

作者：dai277530706

作者：dai277530706

作者：dai277530706

作者：zca123

《运算放大器噪声优化手册》阅读【Ⅰ】 统计学导论及回顾 

   书的第一章是讲：统计学导论及回顾。主要内容包括：由浅入深的从时域到频率来看待噪声。区分了几种噪声的表示方法。给出了电阻热噪声的计算公式。
    噪声带来了源或者测量的不确定度，比如示波器，看到的是噪声的时域特性，比如频谱分析仪，看到的是噪声的频率特性。从书中图2.10可以看到品与分析的优势。对于滤波来说往往更加关注的频域特性。比如选择滤波电容器，经验做法是10Mhz的信号往往选择104的电容器作为去耦。而100Mhz则可以选择103。又比如有源滤波电路选择截止频率也是考虑的信号的频域特性。当把思维从习惯性的时域转变到频域，分析起来往往更得力。
    Vrms，Vp-p，V√Hz都是常见的表示方法。但是前面两者是时域的角度讲的，有一种则是频域的角度讲的。一般的运放都有给出噪声参数，比如：

 

 

 

     三种器件的手册中，已经出现了三种表示方法。低频段，一般可以用最直接的方式来看噪声，而高频部分则用频率来研究。如果不仔细去研究，很可能被三种表示方法搞晕。幸好书中给出了三种表示法的关系和转化。这里不再累述。
    如果不注重噪声。电阻的噪声一般没有人太去关注。分压反馈用1K也许，用100K也许。但是书中给出的公式可以看出，电阻是有热噪声的，而且还不小。甚至超过运放的噪声。如果很在乎噪声。那么对于电阻值得考虑就不能忽视。如果是串联，电阻值希望尽量小一些，以避免电阻热噪声，而分压，则可以大一些，避免电流噪声。

作者：zca123     《运算放大器噪声优化手册》阅读【Ⅱ】 噪声测量导论

    先来聊聊第六章吧。书中介绍了利用三种仪器来测量噪声，分别是：万用表，示波器，频谱分析仪。
    这里的万用表是有限制的。是要带真有效值测量的万用表。一种简单的判断是带频率测量功能的万用表。不是几十块钱买的3位半哈。有效值RMS测量其实就是所谓的AC档，这在34401A等万用表上有标注，在34461A等表上就没有注明。最早老师教导我们万用表的交流档只能测50Hz的正弦信号。因为这一类万用表并不是真有效值测量，而是通过峰峰值除以了1.414。一般的高位万用表都有真有效值测量功能。类似于“发热值”“耗散值”。而需要注意的是万用表的交流档其实是有带宽限制的。过高的频率会带来RMS值的误差，以下是34461的典型误差值

 

    书中介绍了示波器在噪声测量中的应用，模拟示波器不能测量1/F噪声。书中还强调了不能用数字示波器的AC档来测量1/F噪声。另外应当尽量减少接地夹和探头的“环面积”来减免FRI/EMI影响，比如减短“接地夹”的长度，是接地夹线紧挨探头。对于这种测量，LINEAR其实给出了史诗级的范例，应用笔记在linear的网站上找不到了。只有一篇09年的笔记： an124f.pdf (467.28 KB, 下载次数: 3)

 

作者：zca123

《运算放大器噪声优化手册》阅读【Ⅲ】 运放噪声简介与计算

《运算放大器噪声优化手册》一书非常好的一点是理论与实际相结合。每章后面还有习题，答案还有具体的计算过程。可谓手把手的教，既形象又具体。书的第二章和第三章应该是本书的精华所在。需要我细细的读和体会。
     噪声分析的目的在于根据运放规格书上的信息来估算运放电路的峰峰值输出噪声。而达到这个目的的手段有三，分别是简单的理论评估；spice模型仿真测量；真枪实弹的去测量。
     在做理论计算时需要考虑的包括：运放电流噪声、运放电压噪声、电阻热噪声。


    书中，第2.2节总结了一般用于计算的模型，即等效于Ib偏流的噪声和等效于同相端的电压噪声。
    第2.3节指出，无论是电流噪声还是电压噪声，都是由1/f噪声和带宽噪声合成的。而1/f噪声密度随着频率的增加而不断减少，带宽噪声密度则不变，所以会在约10hz以后存在一个交点。这个交点之前1/f占主要，而之后带宽噪声则占主要。
    由于砌墙式滤波器是理想且无法达到的。所以书中给出了一种变换的参数，分别是1阶对应1.57;二阶对应1.22；三阶对应1.16 ...


    2.4;2.5节分别讲了如何计算带宽噪声和1/f噪声；在第三章中，有具体的例子，辅助理解。
    2.6节讲了两种噪声的合成，由于这两个噪声是不相关的，可以用向量的计算公式，而夹角是90°。
    2.7节以实际例子讲噪声模型的建立，2.8节说明了噪声增益的计算方法。2.9节则是电流噪声的计算方法，2.10加入电阻噪声的考虑，2.11节集大成的把电流、电压、电阻噪声做了合成，得到总的RMS噪声，乘以6得到总的Vpp。其中，电流、电压、电阻噪声由于是不相关的，所以也按照向量的合成法则计算。


    当被第二章的理论绕得云里雾里的时候，第三章终于以两个实际的案例来一步一步的按照第二章讲述的理论分析方法做了实践。有一种久旱逢甘霖的赶脚。最终还总结出了一些结论性的东西：
①，当没有其他滤波器的时候，放大器的增益带宽决定了噪声带宽。
②，一个简单的RC滤波器就可以控制噪声带宽。
③，输入级对多级放大系统的噪声贡献最大。
④，当源电阻很大时，电流噪声或电阻噪声可能是主要噪声来源。
⑤，当源电阻很小且反馈网络电阻也很小时，电压噪声通常是主要噪声来源。

作者：zca123

《运算放大器噪声优化手册》阅读【Ⅴ】 运放内部噪声

 运放内部噪声是指运放自身具有的噪声，与外围电路无关。本章主要写怎么分析运放内部噪声。运放内部噪声跟运放的输入级有很大关系。双极性与Jfet，cmos等差别很大。本章得出了一些结论性的文字，如下：一、带宽电压噪声一般变化不大，不会超过手册数据的10%
二，带宽电流噪声变动不会超过典型值的+/-2倍
三，运放噪声随温度的增加而增加。（这个说得有点太笼统了。）
四，1/f噪声一般可以直接参照数据手册。
五，带宽噪声与Iq成反比。
六，FET输入性具有低输入电流噪声
七，轨至轨输入的运放的噪声与输入共模电压有关。
   另外本章有一处翻译时的勘误，在第79页，对PTAT和零-TC两种偏置方案对温度影响的比较上有误
《模拟集成电路设计精粹》一书对这些内容讲解得更详细和透彻。推荐。

作者：zca123

《运算放大器噪声优化手册》阅读【Ⅵ】跳跃噪声

   在读本章之前，一直把跳跃噪声和1/f噪声搞混淆了。现在总算是明白了。两者虽然都是低频噪声，但是有很大的不同。第一，成因不同。1/f噪声是不可避免的，而跳跃噪声是半导体工艺缺陷导致。是缺陷品，但是这个又不好测，所以买样片的时候，要是到电子市场的统货柜台买到散新的次品，跳跃噪声可能要坑死人。

第二，1/f服从高斯分布，而跳跃噪声是两个以上的高斯分布的合成。
第三，对于双极性运放来说，爆米花噪声以电流噪声的形式体现出来。与输入源阻抗的平方成正比（热噪声与源阻抗呈正比）。
第四，爆米花噪声在示波器上，往往表现呈噪声基带的“矩形脉冲”
第五，可以用实测的4倍标准差的比重和高斯型的4倍标准差比重来判断是否有跳跃噪声。
第六，在高增益，低频应用中，要严防跳跃噪声。

作者：zca123

《运算放大器噪声优化手册》阅读【Ⅶ】1/f噪声

 1/f噪声构成了低频噪声的主要部分。一般只关注0.1hz-10hz。而双极性运放的1/f噪声要小一些。   对于低频应用，消除1/f噪声的办法是采用零漂移运放，如自稳零，斩波，或者两者的结合，如ADI的AD8628系列。常用的零漂移运放还有ICL7650，LTC1052等。此类运放常见于一些计量仪器，如校准源，高位表的基准电压变换部分。因为计量中稳定性更加的重要。此类运放都有一个几十K的开关频率。所以带宽噪声高一些，低频噪声是从DC开始的，没有1/f噪声。书中介绍了OPA33x系列。其中opa333好像很叼的样子。有机会一定要试试。
本章第109页写到：每一个10倍频程内，闪烁噪声之和是相等的。而不是说靠近DC的时候，1/f无限大！！！
闪烁噪声=1/f噪声；
爆米花噪声=跳跃噪声。

作者：zca123

   《运算放大器噪声优化手册》阅读【Ⅷ】,已经是最后一篇了，想着一定要有始有终，一本书读完竟然跨越了1个多月的时间，实在是不该。书的最后三章主讲应用，相对于前面几章难度有拔高。其中第九章，是仪表放大器的分析，第十章和十一章是互阻放大器的分析。     对于仪表放大器，差分输入信号均接入运放的同相端，等效输入阻抗大。主攻微弱信号放大，一般放大倍数也比较大的，所以第一级运放一般会是整体的主要噪声源。分析仪放的噪声，书中介绍了把第一级拆分成对等的两部分，单独分析，然后再把他们组合起来。P.124
    另外，由于参考管脚输入阻抗较高，要使得第三级运放的误差小，该管脚一定要低源阻抗输入，一般采用缓冲放大器的办法。P.129
   分析主要噪声源时，书中介绍了“三倍法则”，即，对于不相干的噪声源，由于噪声合成遵从平方和开方的方式。所以，当一个组成噪声是其他的三倍以上时，其他噪声可忽略，此时，加权常数存在十倍以上关系。P.133
   可以利用平均值电路减少噪声，其原理是，不相干噪声的合成法则。如要把一个7V电压基准变换到10v,①可以搞多个基准源并联，如9个相同型号的基准源并联，可以把源噪声缩减为原来的1/3.②可以做多通路的放大通路并联，可以达到减少运放噪声的效果。P.137
    光电二极管放大器是简单的互阻放大器拓扑结构，实现了从电流到电压的转换。如烟雾报警器，调光器，扫描枪。光电二极管放大电路的噪声来源于三个部分：光电二极管、反馈电阻、运放。通常，运放的噪声占主要。
   书中分析了互阻放大器的稳定性，P.154。这一节看得我云里雾里的...但是结论还比较容易理解：由于光电二极管和运放结电容的存在，需要加入反馈电容，否则会导致系统的不稳定。


读后感：
    运算放大器噪声优化手册，围绕噪声是什么，如何去分析，怎么去减少噪声三个主题展开。由浅入深，一步一步讲解了噪声的基本常识，噪声的类型；如何去评估运放和系统的噪声；如何去减少系统噪声。阅读此书对于从事相关工作的人来说是大有裨益的。有理论有案例，尽管如此，其中有很多知识点，我理解还不清晰。需要我在以后的工作中慢慢去体会和学习，谢谢EEworld和TI的赠书。最后借用第九章的一句话结束最后一篇学习笔记：减少噪声的四种常用办法：限制带宽、减少电阻值、选择低噪声器件，平均电路。

作者：lonerzf

1  关于两个噪声的叠加，噪声的叠加实际上用的到是勾股定理（书上说是毕达哥斯拉,其实就是咱们中学学的勾股定理）。

 

2  许多噪声都满足高斯分布(其实就是正态分布)。正态分布的数学期望值或期望值u等于位置参数，决定了分布的位置；其标准差sigma等于尺度参数，决定了分布的幅度。因为测量到的噪声电压幅度在(-3.3*sigma,3.3*sigma)之间的概率约为99.9%，所以很多时候，我们分析噪声时，可以用6.6*sigma来近似估算噪声的峰峰值。当然6*sigma已经可以表示99.7%的噪声电压，经常被使用。

 


3  一般，进行噪声计算时最好用标准差而不是RMS(热噪声均方根)方程，因为噪声计算时不应把直流成分也考虑进去，而标准差正好能反映偏离程度。

 


4  通过频谱计算的噪声非常常用。有三种不同形式的功率频谱密度需要考虑：

 


5  将频谱密度转化为RMS噪声公式

作者：lonerzf

 

 

 

 

 

按照书中表述，这里滤波器为一阶，转换因子就是1.57.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

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2014-4-7 19:12 上传

作者：lonerzf

1/f噪声笔记 1/f噪声 运算放大器的1/f 噪声也被称作闪烁噪声。在示波器上使用慢扫描来观察1/f噪声可以看到一条漂移的基线，因为高频噪声叠加在较大的低频成分上。1/f噪声和天气一样，是一个缓慢变化的过程，可能需要很长的时间才能观测到。 闪烁噪声的频谱曲线以-10dB/十倍频的斜率下降，斜率是R-C网络单极点的一半。噪声电压的平方（或者功率）以1/f的斜率下降，噪声电压以1/ 的斜率下降。实际的斜率可能稍微有些变化。 1/f噪声的计算 在很长的周期内做平均来得到一个合理的平稳值。0.1Hz噪声的周期是10秒，所以要较好地测量低频段0.1Hz的噪声，你必须对很多10秒的周期做平均------五分钟或者更多。对于0.01Hz的噪声，需要做更长时间的平均。如果你重复地测量，你会发现测量结果是不一样的。噪声是随机的并且1/f噪声比其他噪声更随机。 为了估算带宽f1到f2的总体噪声VB，我们对1/f进行积分，得到一个频率比，f2/f1的自然对数结果。 《运算放大器噪声优化手册》一书通过归一化噪声，上噪声宽带和下噪声宽带来计算1/f噪声。 1Hz归一化1/f噪声公式：   这里，f是某个噪声密度已知的频率。   这里可以用来将0.1Hz处的噪声转换成1Hz的噪声(归一化噪声)。     本例中1Hz处直接可以读出   1/f噪声的叠加公式

作者：lonerzf

第二章等效电路推导

运放电流噪声电路如下：

 
 
 

 

 


最后就得到如下等效模型：
 


好久没做过这种题目了，书上直接给出了结果，也不知道我的推导过程是不是对的。有问题还请大家批评指正。

作者：lonerzf

以下为书中第六七章部分关键知识点。
最差噪声分析与设计中的5条经验原则

1  带宽电压噪声对于半导体工艺变化非常不敏感。因为运放噪声通常是运放供电静态电流(Iq)的函数。通常不同器件之间的偏执电流相对稳定。

2  运放噪声随着温度增加而增加。对于许多偏置方案来说，噪声将正比于绝对温度的平方根，因此噪声在整个工业温度范围内变化较小(即在21-125摄氏度之间变动15%)。

3  1/f噪声高度依赖于制作工艺，因为1/飞噪声等级不会有实质上的偏差。制造问题或者工艺上的改变会从实质上影响1/f噪声。

4  板级和系统设计者需要认识到运放电源静态电流(Iq)和宽带噪声成反比。
5  场效应管(FET)运放天生具有地电流噪声。这导致了双极型和FET晶体管噪声的区别。因为场效应管的输入门店刘本质上就比双极型放大器的输入偏置电流要小。反过来，双极型放大器在特定偏置电流下的电压噪声常常会更小(即输入级的集电极或者漏极电流)。

跳跃噪声

跳跃噪声是双极型晶体管基极电流的突变或跳变，或是FET晶体管门限电压的跳变。因为在使用扬声器播放该噪声时，听起来就像是爆米花的跳动，因此有了跳跃噪声的由来(也叫爆米花噪声)。跳跃噪声通常出现在1KHz以下的低频，1秒钟内可能有好几次突发。
通常认为跳跃噪声是由点和陷阱或者半导体中细微缺陷导致的。
在小于1KHz的低频应用时需要关注低频噪声。

《运算放大器噪声优化手册》中给出了两种筛选跳跃噪声的方法。
一是对噪声信号求导，然后再求导后的分布中寻找尖峰。
二是观察峰峰值噪声。

作者：oyueyueniao

    第三章包括了两个详细的噪声计算范例，而且这些计算利用了第二章里推导出的公式。本章介绍了运放频率响应受增益带宽积限制的原理，而第二个例子中的多级放大器例子表明了输入端是如何成为了主要的噪声来源（第一个放大器是1级的）：      计算噪声的步骤与第二章中一样，不过需要指出的是有些参数需要从运放的规格书中查出，噪声带宽为增益带宽积（规格书查到）与噪声增益（根据已知的参数进行计算，其实就是放大器的放大倍数）的比来得到，，如果规格书没有提供增益带宽积，就用单位增益带（对于单位增益稳定性运放，其值等同于增益带宽）
      第二个计算例子中是一个二级放大器，计算结果显示了第二级放大器噪声对总噪声并没有产生明显的影响，原因为输入级噪声在和第二级噪声叠加前被放大了第一级噪声增益倍（此例中为101），这样通常情况下输入级噪声起决定性作用，工程师通常选用更贵的低噪声放大器用作输入级放大器，而把价格低的使用放大器用作输出级放大器。
      需要指出的是，此书在本章中各个计算都给出了详细的计算过程，我在想如果国内的那些教科书多学学这种编排，那我们学着可就更加容易了。在本章小结中总结了一些内容如下：
1.当没有其他滤波器的时候，放大器的增益带宽决定了噪声带宽。
2.一个简单的RC滤波器就可以控制噪声带宽。
3.在两级放大器中，输入级噪声起决定作用。
4.通过计算可以洞察噪声的主要来源（电压噪声、电流噪声还是电阻噪声）
5.当源电阻很大时，电流噪声或电阻噪声可能是主要噪声来源。
6当源电阻很小且反馈网络电阻也很小时，电压噪声通常是主要噪声来源。

作者：oyueyueniao

     第4章Spice 噪声分析导论，此章中使用到了电路仿真包“TINA Spice”来分析运放电路，此软件可以从ti观望中下载。本章内容，介绍TINA噪声分析并且展示对运放宏模型可以精确模拟噪声的证明过程。特别需要知道的是有些模型可能不能正确的模拟噪声，所以需要用简单的测试程序来验证这一点。我们自己可以用离散噪声源和通用运放来开发自己的模型。
1. 在TINA Spice中运行噪声分析
运行噪声分析前，最好先运行DC节点分析来保证电路连接正确（别到头来发现电路都给画错了那就很有挫败感了），如果设备工作异常需要检查电源和地的连接。
      选择适合自己应用的频率是很重要的。当在频谱密度曲线上放置带宽限制那么总噪声积分精会收敛，这种情况下，频谱密度曲线带宽被运放增益带宽极限所限制。

2.测试运放模型噪声精度
大部分现代模型可以精确地描述噪声，然而有一些较老的模型不能正确的模拟噪声。
TINA Spice中可以增加输出测量节点，用于生成噪声图。其中，输入元的具体形式不重要，可选为正弦波
接下来再进行噪声分析，这里不细表，都是TINA Spice软件的一些相关操作
3.建立自己的噪声源
噪声模型由运放、电压噪声源和电流噪声源组成，此节利用了一个通用运放和分立噪声源来建立模型。
      噪声源的配置这里不表。注意的是在通用运放模型中需编辑一些AC参数，具体的就是需要输入开环增益（规格书中以dB形式给出，转换为线性增益即可，不要告诉我不会转哈）和主极点。
4.分析第3章中的电路
这里不细说了。
5.反馈电容仿真实例
      通常运放电路试用反馈电容来限制带宽。限制运放带宽可以减少噪声，所以增加反馈电容是减少噪声的常用手段之一。电容在面对“高频”AC信号时表现为短路。所以对于高频信号，电容将会短路反馈电阻。当反馈电阻被短路时，噪声增益将会减少到单位增益。
      接下来将反馈电容滤波器和外置滤波器电路进行了对比分析。结果显示，外置滤波器在衰减噪声上更有效率反馈电容滤波器对于高增益放大器更有效果。高频时，反馈电容只会将增益衰减到单位增益。外置滤波器效果与增益无关，却增大了输出阻抗，故外置滤波器适用于下一级为高阻抗的情况。
最后本章小结：
1）TINA SPICE可以用作仿真运放电路的噪声频谱密度和总噪声。
2）需要先验证模型是否精确，然后才可以信赖仿真结果。
3）测试DC工作点。如果设备没有有效地DC工作点，噪声仿真不能正常工作
4）根据应用调整仿真频率范围。如果有限制带宽的滤波器存在，总噪声应该有一个最终的收敛值
5）在运放噪声模型不存在的情况下，可以自己开发模型
6）电压电流噪声源用来产生噪声。输入1/f和带宽噪声电平
7）需要在通用运放模型中输入开环增益和主极点

作者：oyueyueniao

最后的一小节是如何分离失调漂移和1/f噪声，一种方法是将被测仪器放在热稳定环境下。

作者：oyueyueniao

作者：shiyongzhu

作者：shiyongzhu

第三章 运放噪声计算范例

1、本章采用了TINA电路仿真软件进行放大器噪声的分析计算，与上一章繁重的计算相比，采用软件仿真分析极其的方便。除利用TINA自带的放大器模型库进行分析计算外，对于没有在库中放大器模型可以根据放大器的规格书设置。
2、本章的第一节，采用制造商模型中的放大器模型进行噪声分析。第二节讲解了如何测试运放模型的精度。第三节讲解了如何建立自己的噪声模型。第四节利用自家建立的OPA627模型进行放大电路噪声分析。第五节利用进行反馈电容仿真，对比了Ct滤波器和外置滤波器的滤除噪声的效果。
总的来说本章是对TINA仿真软件操作的一个说明，比较有技术难度的是如何将放大器规格书中的指标录入到TINA中的放大器模型中。
关于本章的问题：
1、本章第三节，在建立自己的放大器噪声模型时，需要计算放大器的主极点，究竟放大器的模型是什么样子的？一阶抑或是更高阶？？？

第五章 噪声测量导论

作者：一潭清水

噪声定义为电子系统中任何不需要的信号。噪声包括固有噪声及外部噪声。可采用spice模拟技术、噪声测量技术来估算噪声大小。
对于噪声的分析可用到概率论与统计的知识，对了解信号的特性非常重要。
热噪声：由导体电子的不规则运动而产生。如典型的电阻器产生。
*低噪声电路尽量使用低电阻元件以减少噪声的大小，噪声大小与阻值正相关。
噪声密度函数近似正态分布。
电路系统中的噪声有电阻的热噪声、运放的噪声以及其它噪声。信号比较微弱时，噪声的影响就凸现出来了。
来自两个不同信号源的噪声彼此不相关。但可以通过反馈机制产生关联，相关噪声增加，例：带噪声消除功能的耳机，可通过反向噪声来消除噪声。

运放分析技术的目标是根据运放规格书上的信息来计算出运放电路的峰峰值输出噪声。

运放噪声分析噪声需要三种：电流噪声、运放电压噪声、电阻热噪声。还需考虑电路的增益与带宽。

 

 

作者：一潭清水

 

 

测试运放模型噪声精度

对于一些老的模型不能正确的模拟噪声，可用下图来验证运放噪声模型精度的测试电路。

 

 

用TINA分析第三章的电路

 

 

此曲线包括所有的噪声源，并且包含噪声增益和噪声带宽的影响。

小结：

*TINA SPICE可以用作仿真运放电路的噪声频谱密度和总噪声。

*需要先验证模型是否精确，然后才可以信赖仿真结果。

*测试DC工作点。如果设备没有有效地DC工作点，噪声仿真不能正常工作

*根据应用调整仿真频率范围。如果有限制带宽的滤波器存在，总噪声应该有一个最终的收敛值

*在运放噪声模型不存在的情况下，可以自己开发模型

*电压电流噪声源用来产生噪声。输入1/f和带宽噪声电平

*需要在通用运放模型中输入开环增益和主极点

作者：一潭清水

噪声测量导论阅读笔记

本章主要讲解仪器测量噪声，常用到的仪器有：真均方根表、示波器、频谱分析仪。
1.真均方根表
许多精准数字万用表具有真均方根测量功能。这种表通常通过将输入电压数字化，收集上千个采样点，使用计算的方法来计算均方根值。
本地噪声可以通过将数字万用表的输入端短路的方法来测量。
缺点：不能得知噪声的自然形态，无法区分特定频点的噪声和宽带噪声。
2.示波器
模拟示波器：只能触发重复的波形，不能对噪声信号进行正常的触发。缺点是不能测量（低频）1/f噪声。
数字示波器：可以捕获1/f噪声，同时也有能力用数学方法计算均方根值。
示波器测量时：
（1）测量前检查所用示波器的本底噪声。方法：通过将BNC短接帽接在示波器的输入端或者使示波器的引线和地线短接实现。
（2）大部分示波器有带限功能，为了精确地用示波器测量噪声，带宽必须设置成大于被测电路的噪声带宽。然而若想要得到最好的测试结果，示波器带宽必须限制在噪声带宽以上某个区域。
（3）在进行噪声测量时，示波器的耦合模式必须考虑。AC模式不能测1/f噪声，因为AC耦合的带宽通常具有一个接近10Hz的较低截止频率。

3.频谱分析仪
包括模拟频谱分析仪和数字频谱分析仪。
模拟频谱分析仪生成频谱曲线的方式之一是在一定的频率范围内进行带通滤波器扫描，然后将测量到的滤波器输出描绘成图。另一种方式是在一定频率范围内扫描的超外差技术实现。
需要考虑关键参数：起始和截止频率表示带通扫频范围，分辨带宽为对频率范围进行扫描的带通滤波器宽度。
典型模拟频谱分析仪使用超外差技术实现，因而不适合测量典型运放的1/f噪声。
典型数字频谱分析仪使用FFT来产生频谱的。具有低频测量能力，因而非常适合1/f测量。

屏蔽
外噪声源：电源线耦合噪声、监视器噪声、开关电源噪声、无线通信噪声。
将电路包在屏蔽壳里通常可以起到消除外源噪声的目的。屏蔽与系统地连接。

电路输出噪声太小时，在电路与测试仪器之间加入低噪声自举放大器。自举放大器的噪声必须比被测电路输出噪声小3倍以上。
电源供电最好采用电池电源，其次是线性电源，开关电源是典型的大噪声器件，开关电源很容易成为主要的噪声源。

作者：一潭清水

作者：一潭清水

跳跃噪声阅读笔记
    跳跃噪声是双极性晶体管基极电流的突变或跳变，或是FET晶体管门限电压的跳变。又叫爆米花噪声，因为使用扬声器播放时，听起来就像爆米花在跳动。通常出现在低频（0-1Hz）
    产生原因：由于电荷陷阱或是半导体材料中的细微缺陷导致的。重金属原子污染式已知的噪声源。由半导体缺陷或工艺问题引起。在双极型工艺中最为常见。

    跳跃噪声是噪声电平的跳变。不同于1/f噪声和宽带噪声的高斯分布。跳跃噪声满足双模或多模分布。而且跳跃噪声不可预测。

    跳跃噪声通常是偏置电流噪声，减少输入阻抗通常会减少跳跃噪声。早低频高增益的应用中，需要关注跳跃噪声。

作者：huixianfxt

前言 
影响电路的两种基本噪声形态：本征噪声和外源噪声
   外源噪声由外部产生，例如数字开关、工频噪声和电源开关噪声。
   本征噪声由电路元件本身产生，例如带宽噪声、热噪声和闪烁噪声。

噪声分析：1、时域分析 2、频域分析 3、统计学分析  

1.1 噪声时域分析：
   热噪声为例，热噪声是由导体中的电子自由运动而产生的，运动幅度会随着温度的上升而上升，所以热噪声的幅度会随着温度一起上升。
    热噪声可以看做在特定器件上以电压形式表示的随机变化。（热噪声公式此处省略）
1.2 噪声的统计学分析：
   大部分本征噪声满足高斯分布且可以用统计学方法来分析。
    1、概率密度函数
         一段时间间隔内测量到的噪声电压用柱状图绘制出来，其包络与这个函数相近。
    2、概率分布函数
        通过它可以得知一个事件在已知区间内发生的概率。在没有DC成分时，人们假设RMS值就等于标准差的值。
        可以测量大量的离散采样值，并用统计学方法来估算标准差，从而计算RMS噪声电压。（计算噪声时最好用标准差）
       噪声叠加可以根据两个信号是否相关分为两种情况。
1.3 噪声的频域分析：
    电压噪声频谱密度：每平方根赫兹测量到的RMS电压噪声。
     一个随机信号可以看做是无限个不同频率上的正弦波的总和，每个正弦波都会产生频域上的一个脉冲。
     热噪声（宽带噪声或白噪声）的频谱密度曲线是平坦的。
     1/f噪声的功率频谱以斜率1/f滚降。（通常情况下）
1.4 通过频谱密度计算均方根噪声：
   通过对频谱密度积分可以将功率谱密度转化为RMS功率，其中功率谱密度为电压频谱密度或者电流频谱密度的平方。
   注：不能对电压频谱密度曲线做积分来计算噪声。
         功率谱密度等于电压或电流频谱密度平方。
         积分等于计算曲线下的面积。

作者：huixianfxt

运放噪声分析技术的目标：根据运放规格书上的信息来计算出运放电路的峰峰值输出噪声。

三步近似法： （1）根据方程做一个简单的评估
                      （2）利用spice模型做更精确的评估
                      （3）通过测量来验证这些结果

噪声分析的目标是确定其输出噪声的峰峰值，为了达到目地，我们需要考虑运放电流噪声、运放电压噪声、电阻热噪声
用于噪声分析的实例电路：

作者：huixianfxt

运放的两种不同的噪声模型：（1）由两个不相关电流噪声源和一个连接到运放输入端的电压噪声源构成
                                              （2）两个电流噪声源合并成一个接在两输入端之间的单一噪声源。
噪声带宽：
                通过电流电压频谱做功率谱密度曲线积分可以得到运放模型中噪声源的RMS幅度，然而频谱密度曲线图形包括1/f区域和带有低通滤波器的宽带区域（非相关噪声）。
               理想情况下，低通滤波器的曲线部分应该是竖直的直线（砖墙式滤波器），一介滤波器的带宽可以通过乘以1.57来转化为砖墙滤波器带宽。调整过的带宽有时候被称作噪声带宽。（越高阶数的滤波器越接近于砖墙滤波器）
功率的积分就是电压频谱密度的平方。

RMS的计算：
                    详情参照宽带噪声方程和1HZ归一化1/f噪声方程
1/f均方根噪声的计算
                   噪声源由宽带噪声和1/f噪声组成。通过归一化噪声、上噪声带宽和下噪声带宽来计算1/f噪声，因为函数1/f在0点处没有意义，所以考虑1/f噪声时必须先确定最低截止频率。
闪烁噪声和宽带噪声的叠加：
                   1/f区域和宽带区域一样，延伸在所有频率上（当1/f噪声曲线低于宽带噪声曲线时，其产生的影响就非常小了）
RTI总噪声包含了运放电压噪声源的噪声、运放电流噪声源的噪声和电阻噪声

作者：huixianfxt

运放噪声计算范例：主要是利用第二章的推导公式来进行噪声计算。一、计算噪声带宽
    信号带宽由运放闭环带宽决定。利用规格书上提供的GBW,如果规格书上没有提供GBW,就用单位增益带宽指标。对于单位增益稳定型运放，单位增益带宽就等同于增益带宽，
二、从规格书上获取关键噪声指标
   例如获取宽带噪声和1/f噪声的频谱密度指标，然后利用公式来计算。
三、计算运放总电压的噪声分布
   首先我们将噪声电流频谱密度转换成电流源。通过将电流源乘以等效输入电阻来计算输入电压噪声。（JFET放大器通常没有1/f电流噪声）
四、计算总噪声分布
五、将所有噪声源叠加并且计算输出峰峰值噪声

总之：噪声计算公式不仅多而且复杂，需要认真分析，仔细考虑才能得到正确的结果！上面仅是一级放大器的噪声计算，若遇到多级放大器更需要认真分析方能得出正确的结果呢！

作者：huixianfxt

TINA的安装：
                   （1）去德州仪器的官网搜索TINA  http://www.ti.com/
     
选择
SPICE-Based Analog Simulation Program 

选择TINA-TI_SIMP_CHINESE中国简体版的呢，上面是繁体的呢（台湾同胞们可以使用呢），然后下载安装呢！按照下面配置选择安装路径等呢，点下一步即可呢！


 



 

 

 

 

 

 

 

 

作者：huixianfxt

TINA软件的使用：
刚安装完TINA先来设计个简单的低通滤波呢！仿真一下看看效果呢！（因为最近做的设计里面要呢，正好用这软件），顺便熟悉一下软件的使用呢。下面分别对一阶二阶滤波器进行分析呢
 

然后按照下面进行选择：
 


调节一下观察的频率范围，观察的对象呢（振幅or相位，这里选择振幅呢）
 

 



调整一下坐标轴：这里调节一下下限呢，方法：双击相应的坐标轴进行修改呢！
 


 


调整后的效果如下呢：
 



然后将指针a、指针b分别放到两个曲线上呢，在y框中键入-3(即-3dB。截止频率呢)，例如需要LPF在那个频率点需要衰减多少dB来满足整个电路的要求呢，可以选择相应的X进行观察呢.例如在12bit ADC对输入信号进行采样时,使输入信号成分在采样频率1/2以上的频率范围低于系统分辨率（防混淆滤波器）。需要LPF的在1/2 ADC采样频率处衰减量达到-72dB.
 

作者：huixianfxt

SPice 噪声分析导论
    TINA_TI噪声分析时有些模型可能不能正确的模拟噪声，所以需要有简单的测试程序来验证这一点，也可以用离散噪声源和通用运放来开发自己的模型，


例子：
            （1）TINA运行噪声分析前，最好是先运行DC节点分析来确保电路连接正确，因为如果运放不具有好的DC工作点，噪声分析起不到作用。
              下图所示：Vout=Vin x增益=Vin x (-R2/R1)=(10mv)x(-100)=-1v  理论值呢；看看下图的仿真的结果呢！接近就可以了呢！

绘制分析的电路：
 



DC工作点分析：流程如下，看看输入和输出呢，比较接近1000mv呢，（用探针点击相应的位置就会显示该点的电压呢）

 


 


 


（2）噪声分析：output noise 将在每个表或者探针处显示输出噪声频谱密度曲线
                           total noise 选项给出了“积分”后的总RMS噪声和频率的关系
                        注：当在频谱密度曲线上放置带宽限制，那么总噪声积分将会收敛
 


 

作者：陌路绝途

噪声时域分析：
   热噪声是由导体中的电子自由运动而产生的，运动幅度会随着温度的上升而上升，所以热噪声的幅度会随着温度一起上升。
    热噪声可以看做在特定器件上以电压形式表示的随机变化。噪声的统计学分析：
   大部分本征噪声满足高斯分布且可以用统计学方法来分析。
    1、概率密度函数
         一段时间间隔内测量到的噪声电压用柱状图绘制出来，其包络与这个函数相近。
    2、概率分布函数
        通过它可以得知一个事件在已知区间内发生的概率。在没有DC成分时，人们假设RMS值就等于标准差的值。
        可以测量大量的离散采样值，并用统计学方法来估算标准差，从而计算RMS噪声电压。（计算噪声时最好用标准差）
       噪声叠加可以根据两个信号是否相关分为两种情况。
噪声的频域分析：
    电压噪声频谱密度：每平方根赫兹测量到的RMS电压噪声。
     一个随机信号可以看做是无限个不同频率上的正弦波的总和，每个正弦波都会产生频域上的一个脉冲。
     热噪声（宽带噪声或白噪声）的频谱密度曲线是平坦的。
     1/f噪声的功率频谱以斜率1/f滚降
通过频谱密度计算均方根噪声：
   通过对频谱密度积分可以将功率谱密度转化为RMS功率，其中功率谱密度为电压频谱密度或者电流频谱密度的平方。
        不能对电压频谱密度曲线做积分来计算噪声。
         功率谱密度等于电压或电流频谱密度平方。
         积分等于计算曲线下的面积。

        噪声分析：1、时域分析 2、频域分析 3、统计学分析  

作者：陌路绝途

噪声计算笔记：    计算噪声的步骤第二章中详细介绍过，不过需要指出的是有些参数需要从运放的规格书中查出，噪声带宽为增益带宽积（规格书查到）与噪声增益（根据已知的参数进行计算，其实就是放大器的放大倍数）的比来得到，，如果规格书没有提供增益带宽积，就用单位增益带（对于单位增益稳定性运放，其值等同于增益带宽） 电子设计时碰到一些噪声上下跳动，跳跃噪声来源于双极性晶体管基极电流的突变或跳跃，也有可能来自FET晶体管门限电压的跳变，在运放中容易碰到这种噪声。该噪声是由于电荷陷阱或者半导体材料中的细微缺陷导致，重金属原子污染是一致的跳跃噪声来源。在MOSFET中的跳跃噪声表现为门限电压的跳变，继而表现为电压噪声。

决定运算放大器固有噪声的基本物理关系笔记:
   对半导体工艺进行一些改变，不会影响到宽带电压噪声。这是因为运算放大器的噪声通常是由运算放大器偏置电流引起的。宽带电流噪声要比电压噪声更容易受影响。这是因为电流噪声与基极电流密切相关，而基极电流又取决于晶体管电流增益。放大器噪声会随着温度变化而变化。噪声以绝对温度的平方根成正比地增大，因此在大范围的工业温度内噪声的变化相对很小。1/f 噪声极易受工艺影响。晶体结构制造工艺过程中会产生一些瑕疵，1/f 噪声的产生则与这些瑕疵有关。大多数器件产品说明书都给出了 1/f 噪声的最大值，却没有提及工艺或最终测试时对器件进行的测量。如果产品说明书没有给出 1/f 噪声的最大值，可以用三倍偏差来估算最差情况（假设在工艺上没有针对1/f噪声的优化）。电路板和系统级设计人员需要了解的一点是，Iq 和宽带噪声呈负相关。严格来说，噪声与运算放大器输入差动级的偏置相关。对于低噪声放大器来说，这个假设是成立的。一般说来，宽带噪声与 Iq 的平方根成反比。但是，对于不同的偏置方案这个反比关系也会发生变化。FET 运算放大器固有电流噪声非常低，比双极性的要低。因为 FET 放大器的输入栅极电流比双极放大器的输入基极电流小得多。相反，在给定一个偏置电流值（如输入级的集电极电流或漏极电流）的情况下，双极放大器具有更低的电压噪声。轨到轨放大器是一个噪声与共模输入电压相关的特殊输入拓扑结构的例子。

频谱分析仪笔记：
分类：包括模拟频谱分析仪和数字频谱分析仪。
模拟频谱分析仪        生成频谱曲线的方式之一是在一定的频率范围内进行带通滤波器扫描，然后将测量到的滤波器输出描绘成图。另一种方式是在一定频率范围内扫描的超外差技术实现。
需要考虑关键参数：起始和截止频率表示带通扫频范围，分辨带宽为对频率范围进行扫描的带通滤波器宽度。
典型模拟频谱分析仪使用超外差技术实现，因而不适合测量典型运放的1/f噪声。
典型数字频谱分析仪
       使用FFT来产生频谱的。具有低频测量能力，因而非常适合1/f测量。

屏蔽
外噪声源：电源线耦合噪声、监视器噪声、开关电源噪声、无线通信噪声。
将电路包在屏蔽壳里通常可以起到消除外源噪声的目的。屏蔽与系统地连接。

电路输出噪声太小时，在电路与测试仪器之间加入低噪声自举放大器。自举放大器的噪声必须比被测电路输出噪声小3倍以上。
电源供电最好采用电池电源，其次是线性电源，开关电源是典型的大噪声器件，开关电源很容易成为主要的噪声源。

作者：陌路绝途

Spice 噪声分析导论笔记：       本章中使用电路仿真包“TINA Spice”来分析运放电路,本章内容，介绍TINA噪声分析并且展示对运放宏模型可以精确模拟噪声的证明过程
TINA Spice中运行噪声分析
运行噪声分析前，最好先运行DC节点分析来保证电路连接正确（别到头来发现电路都给画错了那就很有挫败感了），如果设备工作异常需要检查电源和地的连接。选择适合自己应用的频率是很重要的。当在频谱密度曲线上放置带宽限制那么总噪声积分精会收敛，这种情况下，频谱密度曲线带宽被运放增益带宽极限所限制。自己的实验：

 
 
 
 
测试运放模型噪声精度
TINA Spice中可以增加输出测量节点，用于生成噪声图。其中，输入元的具体形式不重要，可选为正弦波
接下来再进行噪声分析，这里不细表，都是TINA Spice软件的一些相关操作
3.建立自己的噪声源
噪声模型由运放、电压噪声源和电流噪声源组成，此节利用了一个通用运放和分立噪声源来建立模型。
      噪声源的配置这里不表。注意的是在通用运放模型中需编辑一些AC参数，具体的就是需要输入开环增益和主极点。
本章小结：
1）TINA SPICE可以用作仿真运放电路的噪声频谱密度和总噪声。
2）需要先验证模型是否精确，然后才可以信赖仿真结果。
3）测试DC工作点。如果设备没有有效地DC工作点，噪声仿真不能正常工作
4）根据应用调整仿真频率范围。如果有限制带宽的滤波器存在，总噪声应该有一个最终的收敛值
5）在运放噪声模型不存在的情况下，可以自己开发模型
6）电压电流噪声源用来产生噪声。输入1/f和带宽噪声电平
7）需要在通用运放模型中输入开环增益和主极点


    在某些情况下，有的模型不能通过测试，因此，我们可以用分离噪声源和通用运算放大器开发出我们自己的模型，我们还可以用TINA来计算实际分析中所用的示例电路的噪声。。。

作者：陌路绝途

作者：azhiking

噪声的测量在电路设计过程中非常常见，比如DC-DC的轻载满载噪声测量，其噪声可能会影响板上很多元器件的工作。
工作中最常用的测量噪声的方法是使用示波器，但是为什么要那么测量，怎么才能测量出真正影响系统的噪声，往往
是知其然不知其所然——大家都是这么做的，反正这么测就可以了。
究其根源，《运算放大器噪声优化手册》第五章《噪声测量导论》给出了系统的解释。首先从噪声测量的仪器着手，
分对从RMS数字万用表，模拟/数字示波器和频谱分析仪测量噪声过程中需要注意的事项，指导原则上给出简明扼要的
说明，然后利用金属油漆罐制作了一个简易有效地屏蔽壳来消除外部噪声源。利用这个屏蔽盒来测量一个运放的的噪声
为例，分别利用RMS数字表， 示波器和频谱仪分别演示对噪声测量和的分析。
最后对OPA227的低频噪声测量为例，并且运用到前面所介绍的低噪声自举放大电路，展示了如何测量其低频噪声。这个
也解决了疑惑很久的谜团就是很多芯片datasheet中的噪声曲线是如何测量出来的？原来一直以为是使用很专业的测量仪器，
其实，注重测量方法的话，完全也可以自己测来“玩玩”。其实我倒觉得这个要是能在学校在实验室的课程中，引导教会
学生来做一些类似的测试测量，对其成长会大有裨益。

作者：azhiking

书中开篇从统计学的角度噪声的时域，频域和计算rms噪声。说实在的工作这么多年，除了高数的书没丢，其他的全丢了
不过忽略掉看不懂的大部分内容，那一小部分内容也还是很有价值的。比如利用示波器测得的噪声是时域中的表示。说到这里又不得不说我对频域的理解还停留在概念上的。不知道他们怎么会想到把时域信号转换成频域信号来处理，那一个貌似随机的曲线都能用无数正弦曲线来合成——老师当年讲过，好像还做过好多练习，不过也早还给老师了
好在书中不仅给出了公式，还有很多经验性的总结，忽略过公式先记住经验性的总结也还是不错的——我明白专家和工程师的差异了。玩笑归玩笑，言归正传。书中第二章通过建立一个噪声模型，把运放的电流噪声，电压噪声和热噪声进行综合评估来确定其输出噪声。印象最深的是砖墙转换因子，从因子的值我们可以看到滤波器阶数越高越接近理想滤波器。不过不太明白转换因子的得来，是以－3dB衰减为界吗？还有1/f区域是怎么回事呢？

书中第三章以opa627和一个二级运放为例，利用第二章的公式，来对运放的噪声进行计算。书中很人性化的把第二章的相关公式罗列出来了，不过，我还是搞不懂那些个原理性的东东。不过概念性结论性的东东还是收获了不少:
信号带宽由运放闭环带宽决定
单位增益移定型运放，单位增益带宽等同于增益带宽
有一个不明白的是为什么两个截止频率相同的滤波器等效为一个单独的二阶滤波器丨:呢？

二级放大器的输入级对噪声起决定作用。根据推导的过程，终于有一个理性的认知。
好在有仿真软件，否则我无法想像离开此书如何计算器件的噪声。SPICE的基本使用，或者说上手还是比较容易的，不过我想利用他来分析一下我实际号电路中的噪声，还是有很多还不明白:比如实际电路对一个小的电压信号进行放大然后由ADC来采样分析处理。由于电压信号变化频率较低，十:或者说是一低频电压信号，那是不是对系统影响最大的是1/f噪声呢？我该如何利用计算结果来设计输出级滤波器呢？

作者：azhiking

运放内部的噪声这一章给出了5条经验原则：
1.宽带电压噪声对于半导体工艺变化非常不敏感；
2.运放噪声随温度的增加而增加；
3.1/f噪声（闪烁噪声）高度依赖制作工艺
4.板级和系统级设计者们需要认识到运放电源静态电流和宽带噪声成反比
5.场效应管运放具有天生的低电流噪声

跳跃噪声是双极性晶体管基极电流的突变或跳变，或者FET晶体管门限电压的跳变，它是由于电荷陷阱或是半导体材料中的细微缺陷导致的。在双极性晶体管中，跳跃噪声表现为基极电流的跳变，MOSFET晶体管中的跳跃噪声表现为门限电压的跳变。
文章中给出了电压跳跃噪声的平台测试盒产品测试，虽然这些测试对应用的工程师来说基本上不会接触到，但是测试的方法和搭建平台考虑到的种种因素还是和值得借鉴的。

跳跃噪声的判定：
从时域上分析，跳跃噪声的时域型号是不符合高斯分布的，满足双模或多模分布，因此寻找非高斯分布是一种可以用来判定型号中是否有跳跃噪声的防范。

对时域噪声信号进行求导，可以看到跳跃噪声导数的柱状图外围有很多点，我们将4倍标准差外的部分看做外围点。4倍标准差之外多余的点就是跳跃噪声。

另外一种寻找跳跃噪声的方法是估算峰峰值噪声与实际测量的峰峰值噪声作对比

确定跳跃噪声的门限：
对噪声信号进行求导，在求导后的分布中寻找尖峰。如果任何点的导数超过4倍标准差就认为这个器件失效了。

另外一种方法是观察峰峰值噪声。通过估算最差期望噪声，设置峰峰值噪声门限，不在门限内的器件均认为是失效的。

跳跃噪声在信号变动很慢的低频高增益应用中，比如EEG，地震监测，包括音频应用中，都是值得关注的。跳跃噪声在双极性工艺中最为常见，通常是偏置电流噪声，减小输入阻抗可以减少跳跃噪声。

作者：machinnneee

  通过学习发现运放在构建满足自己要求的滤波器同事，还要知道噪声的来源和分类，这样运放的性能可以大大提高。
   运放的早上一般符合高斯分布，在±3.3δ估算杂声的峰峰值，因为在这个区间已经集中了三个9的概率。
  运放的噪声通常用均方根噪声表示：v/√Hz或者A/√Hz

 
在光电二极管探测电路中，常用上述的电路，将电流转换为电压，通过学习，发现其噪声来源还真不少：
1、反馈电阻的热噪声，电阻热噪声的带宽极限为放大器的信号带宽与砖墙滤波器的矫正系数；
2、电源噪声，这个就不说了，所以退耦电容就体现作用了；
3、光电二极管电流噪声，具体问热噪声，暗电流散粒电流噪声和镜像电流散粒电流噪声的均方根；
该电路总的噪声为以上三大种噪声平方和的平方根。
运放的输入端电容越大，越不利于系统稳定，由于光电二极管的等效电路有很大的等效电容，因此，系统的不稳定性就存在。
为消除该隐患，需要引入一极点，是噪声的怎一曲线在于AOL曲线相交之前变得平稳。也就是运入crf=√cin/(2πrf)  r为反馈电阻，f为运放单位增益带宽

• 作者：machinnneee

  利用运放进行信号放大时，只注意结果，从来没有考虑过其噪声问题，书中总结了运放噪声设计的五条经验规则，
  通过这写经验规则，让今后在运放的选型和设计中会少走弯路：
  1、宽带电压噪声对于半导体工艺变化不敏感。运放噪声是静态电流的函数，而不同器件的静态电流相对比较稳定；
  2、运放噪声岁温度增加而变大；
  3、闪烁噪声依赖制造工艺；
  4、在使用过程中，电源静态电流与宽带噪声成反比，这个需要格外注意；
  5、FET具有较小的低电流噪声？究其原因，就是FET具有小的偏置电流，你想到了吗？

   零漂移运放是可以对失调误差，失调漂移误差和低频噪声误差进行周期性自校准的一种运放。   不同的零漂移运放的校准周期范围为10Hz-100Hz。其内部用一数字电路进行控制，可以分为自稳零型和斩波稳定型。
  自稳零电路标准的说法是自动校零电路，它可以周期性地对输入失调电压Vio进行自动补偿的一种技术。特别适合于CMOS工艺实现，制造成的CMOS集成运放，Vio可以从校零前的mV量级下降到uV量级。
      斩波稳定电路中，输入和输出同时反转，将失调的电压从固定的dc信号变为平均为0的ac。TI的opa333 335 378都属于零漂移运放。
  有了这些，下次ic的运放选购可以有针对性了。

• 作者：machinnneee

   在做电子设计时，经常会碰到一些噪声上下跳动，如同一个方波周期重复，这种就是跳跃噪声。
     该噪声来源于双极性晶体管基极电流的突变或跳跃，也有可能来自FET晶体管门限电压的跳变，在运放中容易碰到这种噪声。
     究其根源，该噪声是由于电荷陷阱或者半导体材料中的细微缺陷导致，重金属原子污染是一致的跳跃噪声来源。在MOSFET中的跳跃噪声表现为门限电压的跳变，继而表现为电压噪声。
    在产品设计中，低频率，高增益的设计，如ECG、EEG、地震监测等信号处理中跳跃噪声至关重要。

     在工作中常用的就是仪表放大器，有的时候会由于各种原因引入噪声，有的时候是运放自己产生的噪声，这就要求我们在电路设计和信号处理中下功夫了。
      外部噪声就不说了，pcb走线，时钟影响等都会引入到系统中，产生噪声，这时最好使用的电路就是三运放，这个，你懂得。
      其次，我们要分析系统所在环境总各种噪声的来源和强度，当一个噪声的强度时其它噪声强度的三倍时，我们可以将该噪声作为主要矛盾噪声进行处理了，这正很好的说明了唯物主义辩证法中抓住主要矛盾和矛盾的主要方面了。
     如果一种类型的噪声是放大器自己产生的，那么该如何处理呢，书上给了一个方案：利用平均值电路减小噪声，哈哈，第一次听说。电路拿来分享给大家：
   

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  2014-5-5 13:15 上传

  
  
  取R1=R2=。。。。。=Rn=R；
  Rf=R/n;
  经过简单的加加法电路完成噪声的过滤，不过这个时候，噪声应是同源不相关的。

作者：dlyt03

非常有幸获得《运算放大器噪声优化手册》，阅读中发现此书有些高深，读起来有些费劲！！
看了第一章有一个可能不算疑问的疑问，望莫见笑！！

噪声分析有时域、频域、以及统计分析三种方法，时域表示法比较直观，噪声电压随时间的变化产生一定的分布。
频域表示比较难以理解！！
百度查询频域：频谱图中自变量是频率，即横轴是频率，纵轴是该频率信号的幅度，频谱图描述了信号的频率结构及频率与该频率信号幅度的关系。这个要慢慢理解！
有个问题书中提到：1/f噪声也叫闪烁噪声或低频噪声，这个是否就是书中第七章提到的跳跃噪声？百度未确定，求证！

对于统计学表示有点不理解，按照概率分布图，瞬时电压幅度最大峰值为0，也就是说噪声为0的概率最高，但是按照时域图来看是不是应该是集中在0两侧对称的各有一个峰值，是一个马鞍状的分布图？

书中P88对跳跃噪声的描述用的比喻非常贴切形象！！“听起来就像爆米花在跳动”
博文《1/f噪声- 闪烁的烛光》http://www.deyisupport.com/blog/ ... 2013/06/18/1-f.aspx   描述1/f噪声：“像一道闪烁的烛光”
两处描述非常优美！一改理工科生涩直白的表述，加入了优美的文学色彩！！

作者：dlyt03

《运算放大器噪声优化手册》第二章的疑问

1、模型建立中提到In1和In2（P11倒数第一行）幅度有可能不相等，但在2.2B中有合二为一，那就意味着噪声源信号具有完全一致的幅值，从建立模型的角度来讲是简化了，但是与实际的噪声情况偏离较大，那么会不导致最后模拟的结果有大的误差？

2、P15 倒数第三行括号内：例如10nHz=3年，n是几呢？

3、2.8中噪声增益 从图2.14怎么看出信号增益是1，噪声增益是2？

习TINA-TI仿真工具
TI提供的免费TINA工具非常的犀利，可以简化放大器仿真，这款工具速度快、功能强大。TINA安装简单，容易上手，支持拖放界面与直观的视窗类格式。

对很多较新放大器产品TI都提供可下载电路，所有模型都有测试电路，点击就能直接启动仿真，此外还有通用运放和分立噪声源帮组快速建立噪声模型 ！！在噪声模型不存在的情况下，可以自己开发模型。

一点疑问：P40，图4.9中仿真图中纵坐标看不清，比如100.00后面是个什么符号？
图4.10中，左下图中，电压噪声曲线在那里？
另外P39页，关于图4.10描述：“没有通过测试”是指书中提到的仿真结果与规格书误差较大，还是说在仿真过程中软件会得出结论或给出提示之类的，未能通过？

光电二极管结电容是一个关键参数，增加反向偏置电压可以减少结电容！是减少结电容的常用方法！！典型的光传感系统电路在前端都有一个光电二极管、运算放大器和反馈电阻器/电容器对，而光电二极管噪声来源有三部分：光电二极管、运放、电阻。

一个问题：利用一个大寄生电容或者在较远距离，通过光电二极管实施光传感时，放大器输入具有较大的输入电容。这种电容增加会增加电路的噪声增益，采用增加放大器的反馈电容的方式可以降低噪声，但是反馈电容(CF) 增加，又会降低电路的带宽。看到使用一个自举电路来解决这个问题，但是没有看到详细的资料和解释，不知是否能帮忙解释一下或提供电子料。

不敢说读后感！
百度文库解释：读后感就是读了一本书，一篇文章，一段话，一段视频，或几句名言后，把具体感受和得到的启示写成的文章，读后感也可以叫做读书笔记，是一种常用的应用文体，也是应用写作研究的文体之一。
       所谓“感”，可以是从书中领悟出来的道理或精湛的思想，可以是受书中的内容启发而引起的思考与联想，可以是因读书而激发的决心和理想，也可以是因读书而引起的对社会上某些丑恶现象的抨击、讽刺。

书是好书！针对性强！！适合工程师遇到噪声难题时查阅！如果是初学有些费劲！！尽管看了些相关资料把书读了一遍，但仅仅只是读了一遍而已！！没有理解！！没有感悟！！
重头再来一遍吧！！希望勤能补拙有所收获！！