T型电阻网络噪声分析
學習跨阻放大的過程中,遇到T型電阻網絡,假設有下面簡化電路,運放為理想運放,沒有電壓、電流噪聲,僅考慮電阻熱噪聲,輸出噪聲是多少呢?各電阻又占多少比例呢?
首先根據(jù)電阻電壓噪聲密度公式可知:
| 電壓噪聲密度nv/sqrt(Hz) | V_R1=12.8 | V_R2=18.1 | V_R3=22.2 |
接著分析,三個電阻各形成一個等效電壓源,分析其中一個時,另外的電壓源視為短路,包括電壓源Vin1。
分析電阻R1:根據(jù)虛短,運放反相輸入端電壓為0,根據(jù)虛斷,電阻R1流過的電流為0,那么電阻R1右側電壓為0,即電阻R1被短路,電路等效為:
此時易知V_OUT=(V_R1/R3)*(R3+R2)=1.667V_R1,因此R1折算到輸出端電壓噪聲密度為21.33nv/sqrt(Hz)。
分析電阻R2:根據(jù)虛短,運放反相輸入端電壓為0,根據(jù)虛斷,電阻R1流過的電流為0,那么電阻R1右側電壓為0,即R1、R2均被短路,電路等效為:
此時易知V_OUT=V_R2,因此R2折算到輸出端電壓噪聲密度為18.1nv/sqrt(Hz)。
分析電阻R3:根據(jù)虛短,運放反相輸入端電壓為0,根據(jù)虛斷,電阻R1流過的電流為0,那么電阻R1右側電壓為0,電路等效為:
此時易知V_OUT=(V_R3/R3)*R2=0.667V_R3,因此R3折算到輸出端電壓噪聲密度為14.8nv/sqrt(Hz)。
因此總的電壓噪聲密度為:sqrt(21.3321.33+18.118.1+14.8*14.8)=31.65nv/sqrt(Hz)。
來看看LTspice仿真結果:
仿真結果顯示,總的輸出電壓噪聲為31.8272nv/sqrt(Hz),與理論計算結果基本一致。
再看看各個電阻占比:
仿真結果顯示,R1,R2,R3等效輸出電壓噪聲分別為21.45nv/sqrt(Hz),18.20nv/sqrt(Hz),14.86nv/sqrt(Hz),與理論分析值基本一致。
總結
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