測(cè)量超低噪聲的OP放大器噪聲測(cè)量電路工作原理分析

電路的功能

采用OP放大器的直流放大器，失調(diào)漂移固然重要，而低頻噪聲也必須小。不同種類的OP放大器基噪聲差別很大，必須進(jìn)行實(shí)測(cè)，以掌握具體參數(shù)。本電路是OP放大器的噪聲電壓測(cè)定電路，測(cè)量帶寬為0.1HZ~10HZ，側(cè)重低頻噪聲。因?yàn)?a class="contentlabel" href="http://butianyuan.cn/news/listbylabel/label/測(cè)量">測(cè)量結(jié)果是低頻的，不能用普通毫伏計(jì)或電平測(cè)量儀來指示，可使用筆式記錄儀或示波器來記錄或顯示。

電路工作原理

要把被測(cè)量（DUT）IC的噪聲電壓放大10，000倍，如使用失調(diào)電壓VOO大的OP放大器就有可能飽和，這時(shí)要增加失調(diào)調(diào)節(jié)電路或者把放大倍數(shù)降到100倍。

濾波放大器的放大倍數(shù)為5倍，所以總的放大倍數(shù)是50，000倍（94DB）。測(cè)得的電壓E除以50.000得到的值就相當(dāng)于輸入換算噪聲電壓。

低通濾波器由R3、C2和R5、C4構(gòu)成，時(shí)間常數(shù)均為16.9HZ，高通濾波器為一級(jí)CR濾波器，C5、C6、R7（假定與1M的輸出阻抗并聯(lián)，阻值取110K）的時(shí)間常數(shù)大約為0.07HZ。

為了測(cè)定失調(diào)電壓，可和數(shù)字電壓表測(cè)量R3點(diǎn)的輸出，測(cè)量結(jié)果被10.000除，即可得到輸入換算失調(diào)電壓。

組裝注意事項(xiàng)

為了測(cè)量非常微弱的電壓，必須采用穩(wěn)定而且噪聲小的電源。DUT周圍很容易串入外來噪聲，所以本電路應(yīng)全部放大金屬盒內(nèi)，插入被測(cè)IC后，加蓋再進(jìn)行測(cè)量。

注釋

最佳信號(hào)源電阻和NF

在低噪聲電路中，只使用低噪聲OP放大器還不能說明是完善的，對(duì)于OP放大器來說，除用輸入換算噪聲電壓表示噪聲特性外，在高阻抗電路中還有重要的輸入換算噪聲電流IX。

信號(hào)源電阻R3是傳感器等的阻抗，如果知道了該電阻的阻值，便可對(duì)高阻抗電路進(jìn)行計(jì)算，通常用下式表示：

式中EI為信號(hào)源產(chǎn)生的熱噪聲，它由信號(hào)源電阻決定，從這角度看，采用低阻抗有好處，但是這時(shí)傳感器產(chǎn)生的信號(hào)電壓也會(huì)變小。

在上式中重要的是EN與IN.RE的關(guān)系，當(dāng)EN=IX.R1時(shí)，噪聲指數(shù)最小，因此最佳信號(hào)源電阻應(yīng)為R3=EN/IN。低噪聲OP放大器基數(shù)據(jù)表中已列出了EN和EN值。雙極型OP放大器的EN值較小，而FET輸入式OP放大器的IN值較低，可根據(jù)使用要求加以選用，即信號(hào)源電阻RS小的低阻抗電路應(yīng)采用雙極型輸入OP放大器，而在高阻抗電路中，IN起支配作用，宜選用FET輸入型OP放大器。