噪声的来源是什么？怎么样能消除？ - 工程师必须知道如何处理放大器噪声等实用技巧知识点

　　Q81 ［问：］ 项目中应用开关电源供电，产生放大电路输出含高频分量，影响信号质量，如何处理？请教专家．

　　［答：］ 把开关电源远离模拟电路，开关电源地输出加大滤波力度，你可以尝试不同的阻容、感容组合；同时模拟电路要做好去耦，一般在电源部分要0.1uF与0.01uF电容并联，你可以把0.1uF改为10uF或者100uF尝试 。

　　Q82［问：］ 对于放大器本身与周边大功率散热器件导致的热噪声，对ADI放大器新设计理念中采取了哪些抑制或是降噪设计呢？

　　［答：］ 对于放大器本身，工艺的进步和技术的进步使得放大器的噪声越来越低，至于周边的大功率器件，只能减少辐射，和减小温漂来解决。

　　Q83［问：］ 我想问一下比较器和运放有啥区别？

　　［答：］ 运算放大器是一种为在负反馈条件下工作设计的电子器件，设计重点是保证这种配置的稳定性，压摆率和最大带宽等其它参数是放大器在功耗与架构之间的折衷选择；相反，比较器是为无负反馈的开环结构内工作设计的，这些器件通常不是通过内部补偿的，因此速度即传播延迟以及压摆率（上升和下降时间）在比较器上得到了最大化，总体增益通常也比较小。

　　Q84 ［问：］ 您好，请举例说明“将总的增益集中于第一级，有利于减小噪声”。谢谢。

　　［答：］ 以两级放大为例，第一级为G1，噪声系数为F1，而第二级的噪声系数为F2，那么总的噪声系数为如下：

　　FTOTAL= F1 + （F2 -1）/G1

　　可见，G1越大，噪声系数越小。

　　Q85 ［问：］ 老师好，我对数模共地尤其困惑，像0欧电阻共地、通过磁珠共地等，什么样的共地方式更好些，有什么具体讲究没？谢谢！

　　［答：］ 磁珠的等效电路相当于带阻限波器，只对某个频点的噪声有显著抑制作用，使用时需要预先估计噪点频率，以便选用适当型号。0欧电阻相当于很窄的电流通路，能够有效地限制环路电流，使噪声得到抑制。电阻在所有频带上都有衰减作用。

　　Q86 ［问：］ 噪声参数最主要的几个指标是什么分别代表什么？

　　［答：］ 运放中，要考虑电流噪声和电压噪声。数据手册中，一般会以噪声密度的形式给出。

　　Q87［问：］ 在我们的应用中采用多圈电位计做角度位置测量，用5V开关电源供电，测量电压传送给MCU进行AD采样，采样位数为10bit，但测量对象未运动时采样值总是有2~4个单位的跳跃，用万用表测量该电压则几乎没有变化，请问如何在电路上解决跳数问题？

　　［答：］ 这个状态属于正常现象，如果输入本身没有引入其他噪声（可达到ADC的精度要求），ADC本身也会存在有效位数的问题，最后一位不稳定并不能说明ADC性能不符合指标，可以用这个跳跃输出信号计算ADC的rms噪声，也可以输入满幅的正选波测试一下其动态性能。

　　Q88 ［问：］ 在生物电信号中，只要10K的信号通带1uV的最小信号增益为100时，有没有更好的放大器？

　　［答：］ 你可以试试AD8221，它的噪声密度为8nV/sqrtHz。

　　Q89 ［问：］ 电阻噪声是否在一般电路不予以考虑？

　　［答：］ 一般是这样，主要是取决于你的应用。

　　Q90［问：］ 能否具体解释“将增益集中于前级放大会比将增益分配至二级放大有利于减少噪声”等含义？

　　［答：］ 放大器的增益会使输入的噪声增大，如果增益集中于第一级，引入的噪声只有前级的，如果增益分布在两个放大器，则噪音会来自两级而且同时被放大。

　　Q91［问：］使用AD8551，传感器输出电阻为80K左右，输出信号为uV，放大100倍，可以吗？

　　［答：］ 由于你的传感器的阻抗很大，它本身引入的噪声就很大，比你的输入信号都大，就算是AD8551能做到比较低的噪声，也是不行的。

　　Q92［问：］ 传感器内阻100k，输出uV，如要将其放大100倍，带宽《10Hz，如何设计放大电路，如何避免噪声？

　　［答：］ 由于传感器的内阻很大，你最好不要使用单端的方法连接电路，对于传感器位于板外的低噪声测量应用，最好使用仪表放大器之类差分输入放大器。

　　Q93［问：］ 噪声的来源是什么？怎么样能消除？

　　［答：ADI专家］ 噪声分为内部和外部噪声，对于外部噪声我们可以采取滤波的方式减少，而内部噪声，即器件的噪声则不能消除。

　　Q94［问：］有没有一个通用的噪声单位？

　　［答：］ 在一般情况下，你应用1 kΩ→ 4 nV/√（Hz）公式，即可评估噪声。

　　Q95［问：］ 现在许多MCU产品都自带AD外设，但市场上还有许多AD转换芯片，比如贵公司的许多高精度转换芯片产品，我比较了一下，专用的AD转换芯片可以把精度和采样速度做得很高，比如16bit以上，动辄百兆位每秒的采样速率，而MCU自带的AD则鲜有14bit以上的，采样速度也较慢，但是这两点也不是绝对，新推出的MCU产品在这两方面的性能指标也是不断提升的，而且较之采用专用AD转换芯片，采用自带的AD外设就省去了与MCU接口的麻烦，请问，专用AD转换芯片除了采样精度、采样精度稍占优势外，还有什么其他优势？

　　［答：］ 精度和采样速度是单片ADC的主要优势，比较我们的ADUC7、8系类的单片机与相应精度的ADC，它们的指标差不多，只是对于采样速率、输入信号的范围、通道数等指标会比较灵活，所以具体选择哪类ADC，还是取决于你的应用要求。

　　Q96［问：］ 请问，车载MP4电路设计如何处理电路噪声，电路更安全？

　　［答：］ 对于车载MP4的电路，主要要处理的就是电磁干扰引入的噪声，你需要注意各功能模块在PCB上的分布，可以采取一些电源去耦、屏蔽、滤波等方法去除干扰。

　　Q97［问：］ how to lower the offset in amplifier？

　　［答：］ 有极少数的运放可以在外部进行Offset的调节，现在运放的Offset一般都会做得很小，如果一定要做调整，可以在数字域将Offset去掉。

　　Q98［问：］ how to reduce the noise in input stage？

　　［答：］ 输入极的噪声与输入极的电阻，电阻越小，本身产生的噪声就越小，同时运放的电流噪声，电压噪声要选择尽量低的型号。

　　Q99［问：］ 放大器的自激和噪声抑制

　　［答：］ 自激的问题要在电路设计之初进行解决，使电路的相位裕度至少大于45度。噪声首先要选择低噪声的运放，其次可以在输出加滤波器滤除噪声。

　　Q100［问：］ 选用高质量的电阻可以有效抑制电流噪声，但是成本就相对高点，请问电阻的选择如何在成本和品质之间均衡呢？

　　［答：］ 这取决于设计者的权衡考虑，即在产品性能和成本之间进行选择。

　　Q101［问：］ 请重点讲解一下在设计微小信号调理中元器件本身带来的噪声处理方式，以及一个电路中电源噪声如何更好更优的处理。

　　［答：］ 选择噪声小的元件来从源头上减小噪声。电源可以用LDO来实现，如果用DC-DC，那么需要在DC-DC，需要在输出进行多极的LC滤波。

　　Q102［问：］ 在低频测量情况下，模拟地和数字地应该分开吗？还是共地？谢谢

　　［答：］ 模拟数字地要分开，最后在ADC处连接在一起，比如，您可以看看AD7705这类Sigma-Delta ADC的芯片资料或评估板PCB图

　　Q103［问：］ 请问刚才说的1千欧对应4NV/根号HZ9千欧对应12倍噪声？

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　　答：］ 9千欧对应的噪声为4nV/Hz与3的乘积。

　　Q104［问：］如何降低器件的内部噪声以及削弱外部噪声？

　　［答：］ 首先要找出外部和内部的噪音源分别是什么？再根据具体的噪声源来采取降噪处理。比如说如果您的电流噪音过大，可以通过减小电阻值的方法。

　　Q105［问：］ 详细说明单电源供电时的一些注意事项？

　　［答：］ 输入信号的范围是否在单电源供电范围内。

　　Q106［问：］ 怎样提供放大器的带宽？

　　［答：］ 有时最佳带宽性能的要求可能与最佳噪声性能的要求相冲突。对于带宽，我们希望每个增益级具有近似的增益，而对于噪声，我们则希望第一级具有全部增益。前级应用尽可能多的增益

　　Q107［问：］你好，请问为什么很多噪声都是以“mv/（根号Hz）”形式表示。谢谢！

　　［答：］ 只是一种噪声特性描述的方法之一：频谱噪声密度。

　　Q108［问：］在同相放大器应用中，+到地的偏置电阻就成为了放大器的输入阻抗，在需要高输入阻抗的应用中，该电阻的热噪声和放大器的噪声电流作用产生的噪声都不可能忽略，怎样权衡，但实际应用中该电阻是无法省略的，因为需要提供偏置电压？

　　［答：］ 根据具体应用是高输入阻抗还是噪音对您的系统更加重要，来具体权衡。

　　Q109［问：］有关运算放大器的噪声我应该知道些什么 ？

　　答：首先，必须注意到运算放大器及其电路中元器件本身产生的噪声与外界干扰 或无用信号并且在放大器的某一端产生的电压或电流噪声或其相关电路产生的噪声之间的区别。

　　干扰可以表现为尖峰、阶跃、正弦波或随机噪声而且干扰源到处都存在：机械、靠近电源线、射频发送器与接收器、计算机及同一设备的内部电路 （ 例如，数字电路或开关电源 ）。认识干扰，防止干扰在你的电路附近出现，知道它是如何进来的并且如何消除它或者找到对付干扰的方法是一个很大的题目。

　　如果所有的干扰都被消除，那么还存在与运算放大器及其阻性电路有关的随机噪声。它构成运算放大器的控制分辨能力的终极限制。

　　Q110问：请你讲一下有关运算放大器的随机噪声。它是怎么产生的 ？

　　答：在运算放大器的输出端出现的噪声用电压噪声来度量。但是电压噪声源和电流噪声源都能产生噪声。运算放大器所有内部噪声源通常都折合到输入端，即看作与理想的 无噪声放大器的两个输入端相串联或并联不相关或独立的随机噪声发生器。我们认为运算放大器噪声有三个基本来源：

　　（ 1 ）一个噪声电压发生器 （ 类似于失调电压，通常表现为同相输入端串联 ）。

　　（ 2 ）两个噪声电流发生器 （ 类似偏置电流，通过两个差分输入端排出电流 ）。

　　（ 3 ）电阻噪声发生器 （ 如果运算放大器电路中存在任何电阻，它们也会产生噪声。 可把这种噪声看作来自电流源或电压源，不论哪种形式在给定电路中都很常见 ）。

　　运算放大器的电压噪声可低至 3 nV/Hz 。电压噪声是通常比较强调的一项技术指标，但是在阻抗很高的情况下电流噪声常常是系统噪声性能的限制因素。这种情况类似于失调，失调电压常常要对输出失调负责，但是偏置电流却有真正的责任。双极型运算放大器 的电压噪声比传统的 FET 运算放大器低，虽然有这个优点，但实际上电流噪声仍然比较大。 现在的 FET 运算放大器在保持低电流噪声的同时，又可达到双极型运算放大器的电压噪声水平 。

　　Q111问：低噪声系统的设计技巧有哪些？

　　答：低噪声系统设计的第一个窍门是在前级应用中尽可能多的增益，图4显示的是一个放大器前端的两个例子，增益为10。可以看出，将所有增益应用于第一级，比将增益分布于两级要好得多。请注意，有时最佳带宽性能的要求可能与最佳噪声性能的要求相冲突。对于带宽，我们希望每个增益级具有近似的增益，而对于噪声，我们则希望第一级具有全部的增益。

　　第二个窍门是注意源阻抗。这样做有两个原因：第一，源阻抗越大，则系统噪声越大；第二，放大器必须与源阻抗匹配良好，如果源阻抗较高，电流噪声噪声特性可能比电压噪声特性更重要。

　　第三个窍门是要注意反馈电阻，如果选择超低噪声运算放大器，却使用很大的反馈电阻，则不可能实现低噪声电路，在同相或反相配置中，注意反馈电阻相当于折合到输出端的噪声源。而其他电阻则相当于输入端的电压源，更准确的说，是反相配置输入端的电压源。前文已经谈到，设计低噪声系统时，第一级应用有高增益，这种情况下Rg噪声占主导地位。