运算放大电路该如何表征噪声？

即使是考虑到运放所有的已知及未知阻抗负载，运算放大器的输出中始终含有无法基于输入信号和完全已知的闭环传递函数进行预测的信号。这种不确定信号被称为噪声。
导致噪声产生的因素可能是放大器电路本身，可能是其反馈环路中使用的元件，也可能是电源；噪声也可能从附近（或较远的地方）的噪声源藕合或感应至输入、输出、地回路或测量电路之中的。

无疑，我们对噪声的关注程度取决于两点:

电路在目标频段所要达到的分辨率;
避免噪声转移至非直接相关频段。

由于运算放大器多用作前置放大器和高精度信号处理器，运算放大器电路的精度日益受到关注。所以今天我们就谈谈【噪声与运算放大器电路】。

从噪声角度来看，运算放大器具有独特的优势，完全适用于低压和高精度电路，因为:

可以选择特定的放大器传递函数，使其仅允许目标频段通过。
可以从具有不同噪声特性的众多型号中选择适应具体需要的放大器，以便在目标频段内获得近乎理想的特性。
如果噪声源已知且经过正确评估，则可预测各种放大器电路的噪声情况并达到足够的精度，从而为初步的手工设计提供依据，并具有一定的成功验证的可能性。

基本模型一一电压噪声与电流噪声可将差分运算放大器视为理想的无噪声放大器，其噪声电流源位于各输入引脚与共模地之间，噪声电压源实际与某一侧输入引脚串联。该模型与失调分析2中用到的EOS一Ibias模型非常类似，这不足为奇，因为可将EOS和Ibias视为直流噪声源，可按时间、温度等参数进行调制。

图1.电压与电流噪声模型

在多数实际应用中，可将噪声电压源和噪声电流源视为彼此独立的。如果暂时忽略电路和放大器的动态范围因素，就如EOS和Ibias一样，噪声的瞬时电压分量可通过低阻抗、高增益电路进行测量(图2)，而瞬时电流分量则可在一个很大(理想地“无噪声的”)电阻中进行测量。如果en与in之间无交互作用，则噪声电压测量输出将与(1 + R2/R1)成比例，而噪声电流测量输出则仅与R2成比例。

请注意，这两类噪声的瞬时和(出现于放大器输出端)为

且在以下等式成立时，en和in的相对噪声贡献相等

即条件为 : R2和R1的并联等于en与in之比。当阻抗水平高于en/in时，电流噪声占据主导。en和in均方根值之比有时被称为放大器在既定带宽下的“特征噪声电阻”，在选择与既定阻抗相匹配的放大器时可当作实用的品质因素，反之亦然。

图2. en和in的基本测量法
（窄带和点噪声测量中需使用滤波器）

在已知电压和阻抗的情况下，可将从外部源藕合至放大器输入引脚的噪声视为附加性的电压信号，或当这种信号的产生取决于放大器的某种测量方式时，也可视为附加性电流信号，简示为图3 。
【运算放大电路该如何表征噪声？】

图3.内部和外部噪声源的贡献

噪声增益与信号增益图4所示为一种反相放大器的基本反馈模型，其中含有数个阻性输入引脚。对于较大的环路增益值(A