放大电路输入电阻和反馈电阻噪声分析VIP专享

放大电路输入电阻和反馈电阻噪声分析 放大电路的噪声性能深受电阻热噪声（输入电阻和反馈电阻）影响，人们大多知道电阻会发出噪声，却未必清楚其中细节，以下稍加解释。 电阻的戴维宁噪声模型由噪声电压源和纯电阻构成，如图 1 所示。图 1 噪声电压大小与电阻阻值，带宽和温度（开尔文）的平方根成比例关系。我们通常会量化其每 1Hz 带宽内的噪声，也就是其频谱密度。电阻噪声在理论上是一种“白噪声”，即噪声大小在带宽内是均等的，在每个相同带宽内的噪声都是相同的。图 2 总噪声等于每个噪声的平方和再开平方。我们常常提到的频谱密度的单位是 V/ 。对于 1Hz 带宽，这个数值就等于噪声大小。对于白噪声，频谱密度与带宽开方后的数值相乘，可以计算出带宽内总白噪声的大小。为了测量和量化总噪声，需要限制带宽。假如不知道截止频率，就不知道应该积分到多宽的频带。 我们都知道频谱图是以频率的对数为 x 轴的伯德图。在伯德图上，同样宽度右侧的带宽比左侧要大得多。从总噪声来看，伯德图的右侧或许比左侧更重要。 电阻噪声服从高斯分布，高斯分布是描述振幅分布的概率密度函数。服从高斯分布是因为电阻噪声是由大量的小的随机事件产生的。中央极限定理解释了它是如何形成高斯分布的。沟通噪声的均方根电压幅值等于高斯分布在±1σ 范围内分布的振幅。对于均方根电压为 1V 的噪声，瞬时电压在±1V 范围内的概率为 68% (±1σ) 。人们常常认为白噪声和高斯分布之间有某种关联，事实上它们没有关联。比如，滤波电阻的噪声，不是白噪声但仍然服从高斯分布。二进制噪声不服从高斯分布，但却是白噪声。电阻噪声既是白噪声也同时服从高斯分布。图 3 纯理论讨论者会认为高斯噪声并没有定义峰峰值，而它是无穷的。这是对的，高斯分布曲线两侧是无限伸展的，因此任何电压峰值都是有可能的。实际中，很少有电压尖峰超过±3 倍的均方根电压值。许多人用 6 倍的均方根电压值来近似峰峰值的大小。为了留有足够的裕度，甚至可以用 8 倍的均方根电压值来近似峰峰值的大小。 一个有趣的问题是，两个电阻串联的噪声之和等于这两个电阻和的噪声。相似的，两个电阻并联的噪声之和等于这两个电阻并联后电阻的噪声。假如不是这样，那么在串联或者并联电阻时就会出问题。还好它确实是这样的。 一个高阻值电阻不会因为自身噪声电压而产生电弧和火花。电阻的寄生电容并联在电阻两端，将限制其带宽和端电压。相似的，你可以想象绝缘体...