电阻噪音可能是耳聋,难以减少

2021-06-09 22:54:57

它可能不是引起麻烦的放大器;分析噪音实际来自的地方。典型的运算放大器电路包含六个不相关的噪声源(通常可以忽略较小的噪声源1)。放大器本身具有三个单独的噪声源:电压噪声源在输入上差别出现差别;电流噪声源与反相和非反相输入串联出现串联。然而,显着的是,问题不是放大器,而是通过设置放大器增益的三个电阻中的一个或多个产生的热噪声并提供偏置电流补偿。模拟设备具有超过六十种类型的运算放大器,其电压噪声小于1kΩ电阻的电压噪声。

这个答案很少受欢迎;归咎于不完美放大器并更换更好的放大器更令人满意,而不是承认有一个根本的问题,显然是电阻的简单组件。事实上,对电阻噪声诊断的显着共同响应是寻求&#34的来源;好"电阻器,"好"被定义为没有热噪声。

这是不可能的。电阻的基本物理显示2,导体中电荷载流子的随机热运动总是产生k是玻色子' s常数(1.38065 x 10-23j / k),t是绝对温度, B是带宽和阻力。 (我们经常在光谱密度方面表达这种噪音,使得电压噪声。

这种噪音被称为热噪声,或约翰逊噪音,之后约翰·约翰逊(贝尔电话实验室 - 1928),谁是第一个观察它的人。它可能更恰当地评为约翰逊/奈奎斯特噪音,因为它是Harry Nyquist(也在贝尔实验室),他解释了Johnson&#39的物理基础。

因此,在电路中存在阻力的任何地方,无论是携带电流,都有一个具有输出电压噪声谱密度的噪声发生器。我们可以通过降低电阻来降低噪音(这可能会增加电流和/或功耗),但降低温度通常是不可行的(如果我们将电阻从室温(298k)冷却到液氮温度(77k),其噪声电压仍然超过其室温值的一半。当然,我们可以' t改变boltzmann' s常数,因为boltzmann教授死了3。

1对于大多数实际目的,任何噪声源小于1/3的幅度可以忽略最大的幅度。