NESA480A October   2025  – September 2026 TPS7A56 , TPS7A57 , TPS7A94 , TPS7A96

 

  1.   1
  2.   摘要
  3.   註冊商標
  4. 1LDO 雜訊及雜訊量測簡介
    1. 1.1 LDO 雜訊和 LDO 雜訊表示方法
    2. 1.2 使用頻譜分析器量測 LDO 雜訊
  5. 2測量超低雜訊 LDO(雜訊放大器要求)的解決方案
    1. 2.1 估計放大器的最大雜訊
    2. 2.2 估計放大器所需增益
    3. 2.3 選擇放大器電路回饋電阻器值
    4. 2.4 放大器輸入/輸出 DC 阻斷濾波器
    5. 2.5 驗證設計的放大器性能
  6. 3結論
  7. 4參考資料

選擇放大器電路回饋電阻器值

上一節提到的建議放大器電路在串聯與並聯級使用相同的運算放大器裝置,以實現性能、設計簡易性並節省設計成本。若要運用運算放大器的超低雜訊性能,必須使用極小的回饋電阻值。

檢查圖 2-2中所示的雜訊分析,以了解非反相運算放大器裝置。

 非反相運算放大器裝置的雜訊分析圖 2-2 非反相運算放大器裝置的雜訊分析

Vn:代表運算放大器電壓雜訊。

Vn、Rx:電路中各電阻器產生的電壓雜訊。此電壓雜訊可使用方程式 4 計算:

方程式 4. V n ,   R x   =   4 K T R  

其中 K 為波茲曼常數 = 1.380649 ✕ 10-23 (J/K),T 為溫度,單位為克耳文。

In±:表示在任一輸入電阻器中流動的運算放大器電流所產生的熱雜訊。

方程式 5 可用於計算運算放大器輸入電流的雜訊。

方程式 5. I n ± = I n ± 2 ×   R x 2

使用參考資料 [4] 部分中的非反相運算放大器雜訊計算,使用方程式 6 取得輸入參考雜訊 (RTI):

方程式 6. R e f e r r e d   t o   i n p u t   N o i s e   ( R T I )   =   V n 2 +   4 K T R z i + 4 K T R g   R f R f + R g 2 + I n + ×   R z i 2 + I n - × R g × R f R g + R f 2 + 4 K T R f   R f R g + R f 2

如果使用電阻器的熱雜訊方程式(方程式 4)繪製 x 軸上的電阻和 y 軸上雜訊的圖解,結果如圖 2-3所示。

 電阻器的熱雜訊圖 2-3 電阻器的熱雜訊

圖 2-3顯示位於室溫的 50Ω 電阻器會產生的熱雜訊等於在 1kHz 時 900pV/Hz 運算放大器的雜訊。在此放大器設計中,為回饋電阻器選擇極小的值十分重要,因為這類電阻器會產生熱雜訊,可超出所選運算放大器的雜訊。透過檢查方程式 6,了解 Rzi、Rg 和 Rf 的電阻值較大時,與運算放大器的雜訊相比,會產生很大的雜訊。必須選擇電阻值,讓運算放大器雜訊成為方程式 6 中的主要雜訊來源,才能讓此特定設計運作。電阻器的 Rzi 和 Rg 值可具有相同的小值,以平衡運算放大器的輸入電流,進而維持最小輸出補償電壓。電阻器的 Rf 值可能相對較大,以適應第一個並聯級的顯著增益,因為此級承擔放大器電路的大部分總增益。此放大器電路偏好使用薄膜電阻器,因為相較於厚膜電阻器,這些電阻器可提供更高的穩定性,同時可維持更低的雜訊。

第二級串聯級回饋電阻器值並非那麼關鍵,因為放大訊號(雜訊)已高於運算放大器和電阻器的雜訊。上述所有電阻器的封裝尺寸必須維持為小型封裝尺寸,以減少其下方的寄生電容。