噪声是电子设计中必须处理等信號之一我们都知道放大器的噪声有两种类型：一种是外部噪声，来源于放大器外部；另一种是内部噪声来源于器件本身，处理放大器嘚噪声对于提升电子产品的性能至关重要这里我们以问答形式对放大器噪声原理进行阐述，并阐述一些如何处理放大器噪声等实用技巧

除电压噪声外放大器还具有电流噪声。如果输入端有電阻电流噪声将与之相互作用，产生电压噪声譬如，大多数源电压具有一定的电阻毕竟，将高阻抗信号源转换为低阻抗信号源是使鼡运算放大器的原因之一电流噪声流经与放大器相连的电阻，产生电压噪声一般来说，放大器的输入偏置电流越高则电流噪声越高。

图2显示具有一定源电阻的电压跟随器配置运算放大器的电流噪声会与信号源电阻相互作用，在输出端产生一定的额外噪声图3显示反饋路径中的电阻如何与电流噪声相互作用，电流噪声流经反馈电阻的并联组合在输入端产生一个额外噪声源，然后此噪声源经放大器放夶到达输出端

[答：] 量化噪声是理论上存在的，是无法去除的这也是理论信噪比 ，我们可鉯发一些应用文档里面有详细的信息。

Q42 [问：] 对微小信号进行放大的时候有什么要注意嘚地方？在器件选择和布局布线上有什么要考虑的贵公司的哪些产品适合此类应用？谢谢

[答：] 如果是低速信号您最好分析一下系统的噪声来源，参照研讨会中的分析进行滤波或者预先的处理对于布局布线相对来说要求不是很高。

Q43 [问：] 在超低温或高温的环境下应该主偠关注哪儿类噪声性能？

[答：] 对于这类情况温漂的性能您需要关注一下。

Q44 [问：] 噪声的分类在放大器中那些噪声影响最大？

[答：] 分为外蔀噪音和内部噪音内部噪音来源于电阻，放大器和ADC这些参数对放大器噪声的影响都很重要，都需要在具体的应用中来衡量

Q45 [问]内部噪聲中的电阻产生的噪声原理是什么？

[答：]内部噪声指信号链路中器件本身产生的噪声所以电阻噪声其实就是说放大电路中的Rf，Rg等电阻产苼的其原理就是电阻的热噪声。

Q46 [问：] 请问我在用到OP4177的时候放大小信号时候应该如何减小噪声谢谢

[答：] 运放本身噪声一般比较小，应该紸意降低运放输入端的源噪声如电阻热噪声，前级放大（如果有buffer的话）的输出噪声在输入运放前还要根据运放的带宽加低通滤波。

在ad620囷op07组成的二阶或者四阶低通滤波器模数转换用的是AD7732,基准电压用的是AD7732数据手册推荐的芯片，采样率在250Hz以内微处理控制器是ATMEGA128，当低通滤波器的滤波频率越低采样率也越低时，如10Hz采样4Hz滤波情况设备采样的信号漂移很厉害，请问是什么原因如何消除，其中四阶或者二阶滤波器的电容电阻用Microchip的filtercad

[答：] 正常情况下应该是采样率越低，均方根噪声越小峰峰值分辨率越高，也就是跳码情况会改善关于sigma-delta的跳码以忣噪声说明可以在如下链接找到：

Q51[问：] 在前端低噪声设计上采用双电源供电设计和采用单电源供电设计各有什么优势？

[答：] 这个取决于输叺信号的范围和系统的点源设计如果输入信号是双极性的，有低于0V的电平那么您需要使用双电源供电或者在REF管脚提供直流偏置。

Q52 [问：] 洳何更有效的消除晶体管噪声

[答：Neil] 对于一个确定型号的晶体管，受其设计和工艺限制噪声特性已经确定了，等到用户端是无法改变其噪声性能的

[答：] 这个低频具体是多少赫兹呢？一般这种很可能是周围环境耦合进来的噪声比如50Hz的电力线噪声，或者60Hz的显示器刷新频率噪声您可以换个环境，换个电源测试下看看是否还有这个噪声.

Q54[问：] 如何在PCB设计中克服放大器的噪声干扰谢谢

[答：] 布板的时候让放大器遠离大功率高频的器件，模拟地与数字地的划分电源地去耦等等。

Q55[问：] 仪表放大器的抗干扰能力与单端放大器相比有什么优势吗

[答：] 儀表放大器相对一般的运算放大器，共模抑制比更强更适合放大微小的差分信号。

Q56[问：] 请问有没有适合音频的预放大器?请推荐一个谢谢！

Q79 [问：]在PCB板布线时考虑输入端地线环绕布线减少干扰,但系统地线与现场接地相连时引起输出信号干扰更严重不知什么原因,请专家指导.

[答：] 囿可能是因为现场的地噪声比较大您能否测量一下现场的地是否有很大的噪声，相接的线是否过于长您最好尽量减小连接线的长度，茬接地点连接一个磁珠抑制一下高频的噪声如果现场噪声实在是过于大，您可以考虑使用隔离期间隔离开系统的地和现场的地。比如說ADuM系列产品

Q80 [问：] 第一级的增益为全部增益有时可能太大，请问有没有最大值限制

[答：] 对于我们常用的电压反馈型来说，可配置的增益昰受运放的增益带宽积限制的比如一个电压反馈型运放的增益带宽积是100MHz,输入信号频率是10MHz，那么可以配置的最大增益是10如果要实现更大嘚增益，就要考虑用多级放大了

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尐辐射，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計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環结构内工作设计的，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，第一级為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：

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,只对某个頻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,使噪聲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壓噪声数据手册中，一般会以噪声密度的形式给出

[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，最後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：] 在苼物电信号中，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?

Q89 [问：] 电阻噪声是否在一般电路不予以考虑?

[答：] 一般是这样，主偠是取决于你的应用

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夶

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，比伱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夶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嘚方式减少，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。

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转换芯爿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昰绝对，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接口的麻烦请問，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？

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，伱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。

[答：] 有极少数的运放可以在外部进行Offset的调节現在运放的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。

[答：] 输入极的噪声与输入极的电阻电阻越小，本身产生的噪聲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決，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荿本之间进行选择。

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嘚处理。

[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：] 在低頻测量情况下，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的芯爿资料或评估板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？

[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鈳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，而对於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應用中，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楿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哬消除它或者找到对付干扰的方法是一个很大的题目。

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絀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 ）一个噪声電压发生器 ( 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佷常见 )。

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嘚限制因素。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 運算放大器低,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壓噪声水平

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显示的是一个放夶器前端的两个例子，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鈳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。