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ZHCAD14 august 2023 OPA2387 , OPA387 , OPA4387

3.3 二阶搁架滤波器的噪声贡献

使用二阶搁架滤波器的缺点是需要更多的元件，并且元件数量增加后，总噪声会略高。选择元件值时，必须在电阻值、电容值和总噪声之间作出折衷。我们需要关注噪声在频谱中的分布方式。如果使用 50Hz 宽频段计算 FFT，则特定频段中的噪声能量很重要。在对系统进行采样时，频谱随着采样频率呈周期性。从该采样频率，能量会混叠回到 B0 频段。因此，B0 频段中的平均噪声也是使用 50Hz 带宽计算得出的。正如预期的那样，由于直流增益更高，直流频带中的噪声贡献最高。从下图中，我们可以估算各个频段的输出噪声。同样，B0 是直流能量频段，B1 是交流基波频段，Bn 是交流谐波频段。

图 3-10 跨 FFT 频段的噪声功率谱密度分布

方程式 4.

N_B 0 = \frac{120 n V}{\sqrt H z} \times \sqrt 50 H z = 848 n V

方程式 5.

N_B 1 = \frac{83 n V}{\sqrt H z} \times \sqrt 50 H z = 586 n V

方程式 6.

N_B n = \frac{79 n V}{\sqrt H z} \times \sqrt 50 H z = 559 n V

直流能量中的输出噪声比交流频段中的输出噪声大约高 1.6 倍，但随着我们将直流信号成分增加 8 倍 (18dB)，这种增加仍然会使小直流信号的 SNR 提高 14dB（5 倍）。