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[原创] “学模拟+《运算放大器噪声优化手册》的研读

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一粒金砂(高级)

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发表于 2014-3-31 17:43 | 显示全部楼层 |阅读模式
本帖最后由 dontium 于 2015-1-23 11:22 编辑

已收到《运算放大器噪声优化手册》 IMG_20140330_230302.jpg 实在是一本不可多得的好书,其从不同角度不同应用中解析不同噪声对运放电路造成的不同影响,每章小结更是清晰的列明本章要点,如更进一步巩固知识还有相关习题,本书详细指导如何设计运放和如何利用相关的电子设备减少和避免可能产生的噪声;对于运放噪声的分析,书中有适合大部分简单运放的分析公式,对于复杂电路,可用三步近似法处理方式:1、首先用方程式做一个简单的评估,2、利用SPICE模型作更精确的评估,3、通过测量验证其结果。


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发表于 2014-3-31 18:24 | 显示全部楼层
难得有机会大家一起读一本书,加油哦,

期待你的心得分享,

如有有问题或思考,随时发帖交流吧。

不管是哪年,都要加油!继续为中国电子行业做出小小的贡献吧! 扣扣 1206973913



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发表于 2014-3-31 18:34 | 显示全部楼层
楼主可以在一个帖子里更新进度哦

不管是哪年,都要加油!继续为中国电子行业做出小小的贡献吧! 扣扣 1206973913



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一粒金砂(高级)

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 楼主| 发表于 2014-3-31 18:37 | 显示全部楼层
学模拟+《运算放大器噪声优化手册》的研读2
在我们的电路应用中,当然不希望有任何噪声出现,就像聆听优美的歌曲,突然出现的杂音,真倒人胃口,巨大的杂音可能掩盖了优美的旋律,成了本末倒置,严重影响电路的性能,因此,避免噪声的可能、抑制噪声的出现是我们在设计电路时必须考虑的一个前提,运放前置级就要限制噪声的进入或进行分流,达到前置级信号的纯净。


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一粒金砂(高级)

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 楼主| 发表于 2014-3-31 20:34 | 显示全部楼层
学模拟+《运算放大器噪声优化手册》的研读3
在电子电路中,基本就是两种形态的噪声,1、本征噪声,2、外源噪声
1、本征噪声:由电路元件本身、PCB设计中的不良布局,最多的就是热噪声,因此电路中元器件的功率余量和良好的制作工艺以及合理优良的布局工艺都是至关重要的
2、外源噪声:顾名思义就是外部因素产生或感应的噪声,因此设计电路的隔离、屏蔽、旁路至关重要


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纯净的硅(高级)

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荣誉会员勋章

发表于 2014-3-31 20:47 | 显示全部楼层
楼主这么快就收到书了?迅速!!


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一粒金砂(高级)

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 楼主| 发表于 2014-4-1 11:24 | 显示全部楼层
学模拟+《运算放大器噪声优化手册》的研读4
一种误解:视乎降低增益就可降低噪声,孰不知低增益时信噪比反而还大,
进行噪声分析时寻找主要噪声源,了解那些元器件有助于减少噪声,
在信号处理系统中,一个高动态范围的运算放大器是一个不可缺少的模块;
动态范围也可表示为信噪比。随着CMOS工艺的发展,电源电压越来越低,
受电源电压的限制,运算放大器所能处理的最大信号幅度越来越小;
因此提高运算放大器的动态范围给我们提出了挑战。
轨到轨的输入输出结构可以用来提高运算放大器的输入输出范围,
但是通常的轨到轨输入结构需要使用两个差分对,相对于普通的具有一个
差分输入对的运算放大器来说,轨到轨的输入结构多出的一个差分对增加了
运算放大器的输入噪声;而且一般的轨到轨的输入输出结构的运算放大器
使用了折叠共源共栅结构,该结构相对于套筒式结构来说具有更大的噪声。
因此使用轨到轨输入输出结构来改善运算放大器动态范围的方法在噪声的
降低方面给我们提出一个很大的挑战。


收到书立即研读,很迅速!


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一粒金砂(高级)

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 楼主| 发表于 2014-4-1 12:14 | 显示全部楼层
学模拟+《运算放大器噪声优化手册》的研读5
在我们的运放电路中可能只是在某一个频段应用,因此限制带宽也是减少噪声的有效方式,本书48页讲到增加反馈电容限制运放带宽,合适的电容对高频信号形似短接旁路可极大的衰减高频噪声信号,当然,我们也大可不必谈噪色变,电路设计中认真对待每个步骤,针对可能的噪声加大信噪比设计,器件的选用加大器件性能的要求,热余量及PCB的布局优化,结合基本噪声理论对电路中相应的元件参数进行设计,并且在运放的各项指标要求下再对某些元件的参数进行调整。


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 楼主| 发表于 2014-4-1 15:20 | 显示全部楼层
学模拟+《运算放大器噪声优化手册》的研读6
问题:对低噪声运放的研究越宜重要,如无线通讯的广泛应用,频谱资源更趋紧张,通讯设备共享同样的频谱资源,如2.4G的几种通信系统、蓝牙系统、WIFI系统、以及其他应用于工业、科技、医学等的通信系统,当这些系统可能同时工作时,相互之间干扰可能变得十分严重,而对运放的线性度性能和系统动态范围也都有影响,强信号干扰时,会产生交叉调制现象、可能致使信号检测不到或信号混乱,这种干扰是属于信号的隔离?信道的配置等问题?


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 楼主| 发表于 2014-4-2 13:44 | 显示全部楼层
学模拟+《运算放大器噪声优化手册》的研读7
《运算放大器噪声优化手册》以运放噪声及优化作专题,有大量的分析公式及视图,实为学习的利器,
对《运算放大器噪声优化手册》的全面评价及介绍:
1.主要阐述的运放噪声分析填补了市场空白。
2.作为一本模拟电路的进阶参考书,本书讲解理论的篇幅适中,章节间的关联性不太强,全书字数适中,适合做闲暇充电用书,可以起到随手翻翻,受益匪浅的作用。
3.本书实践、理论、工程技巧互相参杂,篇幅安排巧妙,附有习题参考答案,使人阅读起来印象深刻,很容易读懂。
4.本书涉及到的部分知识点(例如噪声测量技巧),据我所知在其他图书中很少见,对电路设计人员的实践工作非常有帮助。

《运算放大器噪声优化手册》详细讲解了运算放大器噪声,内容主要包括运算放大器噪声的基本知识、噪声的计算方法、噪声的测试方法、噪声的种类以及降噪技巧。指导你如何设计运算放大器和利用相关电子设备来减少噪声,成功地创建低噪声电路。运算放大器在现代电子设计中扮演重要角色,广泛地运用于数字接口、微处理器以及其他电子电路中,而噪声一直是困扰其发展的一大因素,所以《运算放大器噪声优化手册》非常适合于电子工程师以及缺乏噪声分析经验的大学生,为你揭开运算放大器噪声的秘密。

还的好好消化


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 楼主| 发表于 2014-4-2 20:43 | 显示全部楼层
学模拟+《运算放大器噪声优化手册》的研读8
要获得最佳的噪声优化性能,我们必须要限制带宽,因此限制带宽也是减少噪声的有效方式,本书48页讲到增加反馈电容限制运放带宽,噪声带宽会比信号带宽更广,并且计算噪声有效带宽(NEB)中的噪声。有一种限制带宽的架构是在信号调节级之中或是之后采用简单的低通滤波器。


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一粒金砂(高级)

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 楼主| 发表于 2014-4-4 21:14 | 显示全部楼层



目录
学模拟+《运算放大器噪声优化手册》的研读9
时间紧,重点学,慢消化,每一章都是重点,
目录
第1章 统计学导论及回顾
1.1 噪声的时域表示
1.2 噪声的统计学表示
1.3 噪声的频域表示
1.4 通过频谱密度计算均方根(RMS)噪声
本章小结
习题
扩展阅读
第2章 运放噪声简介
2.1 运放噪声分析技术
2.2 运放噪声模型简介
2.3 噪声带宽
2.4 宽带均方根(RMS)噪声的计算
2.5 1/f均方根噪声的计算
2.6 闪烁噪声和宽带噪声的叠加
2.7 示例电路的噪声模型
2.8 噪声增益
2.9 将电流噪声转换成电压噪声
2.10 将热噪声效果包含进去
2.11 合并所有噪声源并计算峰峰值输出噪声
2.12 关键噪声公式的推导
本章小结
习题
扩展阅读
第3章 运放噪声计算范例
3.1 计算范例#1:OPA627正向放大器
3.2 计算噪声带宽
3.3 从规格书中获取关键噪声指标
3.4 计算运放总电压的噪声分布
3.5 计算总热噪声分布
3.6 将所有噪声源叠加并且计算输出峰峰值噪声
3.7 计算范例#2:二级放大器
本章小结
习题
扩展阅读
第4章 Spice噪声分析导论
4.1 在TINA Spice中运行噪声分析
4.2 测试运放模型噪声精度
4.3 建立自己的噪声模型
4.4 用TINA分析第3章中的电路
4.5 反馈电容仿真示例
本章小结
习题
扩展阅读
第5章 噪声测量导论
5.1 测量噪声的仪器:真均方根(RMS)数字万用表(DMM)
5.2 测量噪声的仪器:示波器
5.3 测量噪声的仪器:频谱分析仪
5.4 屏蔽
5.5 验证噪声电平
5.6 考虑噪声电平
5.7 使用真均方根(RMS)表测量示例电路#1
5.8 使用示波器测量示例电路#1
5.9 使用频谱分析仪测量示例电路#1
5.10 测量OPA227的低频噪声
5.11 低频噪声测量中的失调温漂与1/f噪声
本章小结
习题
扩展阅读
第6章 运放内部噪声
6.1 最差噪声分析与设计中的5条经验原则
6.2 双极型噪声的深入数学分析
6.3 FET噪声的深入数学分析
6.4 放大器内部的简化物理连接
本章小结
习题
扩展阅读
第7章 跳跃噪声
7.1 回顾1/f及宽带噪声
7.2 什么是跳跃噪声
7.3 是什么导致了跳跃噪声
7.4 这个问题有多常见?
7.5 跳跃噪声、电流噪声还是电压噪声?
7.6 电压跳跃噪声的平台测试和产品测试
7.7 电流跳跃噪声的平台测试和产品测试
7.8 分析跳跃噪声数据
7.9 确定跳跃噪声测试的门限
7.10 何时需要关注跳跃噪声
本章小结
习题
扩展阅读
第8章 1/f噪声和零漂移放大器
8.1 零漂移运放
8.2 零漂移放大器频谱密度曲线
8.3 低频噪声
8.4 测量低频噪声
本章小结
习题
扩展阅读
第9章 仪表放大器噪声
9.1 三运放仪表放大器简介
9.2 三运放仪表放大器噪声模型
9.3 三运放仪表放大器的计算分析
9.4 三运放仪表放大器的仿真
9.5 利用平均值电路减小噪声
本章小结
习题
扩展阅读
第10章 光电二极管放大器噪声
10.1 光电二极管介绍
10.2 简单互阻放大器
10.3 光电二极管电流噪声
10.4 来自Rf的热噪声
10.5 来自运放电压噪声源的噪声
10.6 总噪声(运放、二极管和电阻
10.7 互阻放大器的稳定性
本章小结
习题
扩展阅读
第11章 光电二极管放大器示例的噪声计算
11.1 光电二极管示例的规格
11.2 光电二极管电流噪声的计算
11.3 运放规格书
11.4 运放电压噪声的计算
11.5 热噪声(电阻噪声)的计算
11.6 运放电流噪声的计算
11.7 互阻放大器示例电路的总噪声计算
11.8 示例电路的Spice分析
11.9 测量互阻放大器示例的噪声
本章小结
习题
扩展阅读
术语表
习题答案



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一粒金砂(高级)

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 楼主| 发表于 2014-4-6 08:58 | 显示全部楼层
学模拟+《运算放大器噪声优化手册》的研读10
因要用到零漂移放大器,参考一些资料:
采样保持功能会将自稳零型放大器变为采样数据系统,使其容易发生混叠和折回效应。低频时,噪声变化缓慢,因此两个连续噪声采样相减可实现真正的抵消。高频时,这种相关性减弱,相减误差导致宽带成分折回基带。因此,自稳零型放大器的带内噪声高于标准运算放大器。为了减少低频噪声,必须提高采样频率,但这会引入额外的电荷注入。信号路径仅包括主放大器,因而可以获得相对较大的单位增益带宽。
零漂移放大器常用于使用低幅度信号、频率低于100Hz、要求高闭环增益的精密应用。此类应用包括:精密电子秤、称重传感器、桥式/热电偶传感器前端、医疗仪器和精密计量设备。
零漂移放大器可以采用不同的技术来设计:自稳零、斩波或二者之组合。每种技术都有其优缺点,适合不同的应用。自稳零使用采样保持技术,由于噪声折回基带,其带内电压噪声较大。斩波使用信号调制和解调技术,基带噪声较低,但在斩波频率及其谐波处会产生噪声能量谱。为了降低低频噪声和斩波频率处的噪声能量,可以综合使用这两种技术。
零漂移放大器是利用数字电路动态校正模拟失调误差的复合放大器。数字开关动作会造成电荷注入、时钟馈通、交调失真和过载恢复时间延长,从而可能在设计不佳的模拟电路中引起问题。时钟馈通的幅度随着闭环增益或信号源阻抗增大而增大;在输出端增加一个滤波器,或者在同相输入端使用一个低值电阻,可以减小其影响。此外,输入频率越接近斩波频率,零漂移放大器的输出纹波越大。
频率高于自稳零频率的信号会被放大。自稳零型放大器的速度取决于增益带宽积,后者取决于主放大器,而不是零点校准放大器;自稳零频率指示何时开始出现开关伪像。
自稳零型通过采样校正失调,斩波型则采用调制和解调。采样会导致噪声折回基带,因此自稳零型放大器的带内噪声较大。为了抑制噪声,需要使用更大电流,因此其功耗一般较高。斩波型放大器具有与其平带噪声一致的低频噪声,但在斩波频率时会产生大量能量和谐波。可能需要进行输出滤波,因此这些放大器最适合低频应用。自稳零和斩波技术的典型噪声特性如图5所示。




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一粒金砂(高级)

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 楼主| 发表于 2014-4-7 14:27 | 显示全部楼层
学模拟+《运算放大器噪声优化手册》的研读11
检测、制作音频电路中用到的运算放大器,特别音频录制中噪音主要为外部噪音,其有三种表现形式:脉冲、固有频率和随机噪音。脉冲噪音是不连续的单点出现的,引起脉冲噪音最常见的原因是存储介质的损伤和录制过程中的电磁干扰等。
随机噪声通常是以"嘶嘶"声的形式表现出来。磁带的"嘶嘶"声由录音带上随机分布的一些磁颗粒引起的,现在用固态储存器情况大有好转。麦克风放大器同样也会产生"嘶嘶"声,但听觉上是感觉仍有残留的嘶嘶声,当然这通常是在一个相当高的水平。低频噪声一般由开关、电机(或原始磁盘)轴承不佳引起,或由外部的声音,如通风,车辆等 。噪音是录音中最让人头痛的,多年来人们想了各种各样的方法克服它,最有名的是Dolby系统,在磁带和电影原声录制中使用。其中信号在录音和播放的时候都会被处理以减少噪音。
如何更好优化音频检测、录制中的噪音?有何好的经验?


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 楼主| 发表于 2014-4-12 15:31 | 显示全部楼层
学模拟+《运算放大器噪声优化手册》的研读12
屏蔽是消除噪声的一个重要环节,对外源噪声的消除至关重要,将被测电路包在屏蔽壳里并要很好与系统地有效连接是消除外源性噪声的不二之选;
请教各位:对多处接地引来的噪声怎样分析?


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 楼主| 发表于 2014-4-12 15:34 | 显示全部楼层
学模拟+《运算放大器噪声优化手册》的研读12
屏蔽是消除噪声的一个重要环节,对外源噪声的消除至关重要,将被测电路包在屏蔽壳里并要很好与系统地有效连接是消除外源性噪声的不二之选;《运算放大器噪声优化手册》第5章中有关的屏蔽
请教各位:对多处接地引来的噪声怎样分析?


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 楼主| 发表于 2014-4-13 22:22 | 显示全部楼层
学模拟+《运算放大器噪声优化手册》的研读13
       如何消除本征噪声:我们知道电子电路中,基本就是两种形态的噪声,1、本征噪声,2、外源噪声
1、本征噪声:由电路元器件本身、PCB设计中的不良布局,最多的就是热噪声,因此电路中元器件的功率余量和良好的制作工艺以及合理优良的布局工艺都是至关重要的
2、外源噪声:顾名思义就是外部因素产生或感应的噪声,因此设计电路的隔离、屏蔽、旁路至关重要
         这里只对本征噪声的消除进行部分探讨,由于电路元器件本身、PCB设计中的不良布局,最多的就是热噪声,因此消除本征噪声的电路可设计为与信号放大电路一致的(器件、布局、工艺走线等)输入为闭合平行的电路,在信号输出级并入消除本征噪声电路的反向输出级,两路电路中反相的本征噪声得到中和;讨教信号在放大过程中是否对本征噪声有影响、如何分析?


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 楼主| 发表于 2014-4-20 17:33 | 显示全部楼层
学模拟+《运算放大器噪声优化手册》的研读14
在《运算放大器噪声优化手册》中总结的5条经验原则:
1、宽带电压对于半导体工艺变化非常不敏感。宽带噪声电压与工艺变动没有很紧密的联系。
2、运放噪声随温度的增加而增加。运放噪声受温度影响并不严重。
3、1/f噪声(闪烁噪声)高度依赖于制作工艺。闪烁噪声与工艺紧密相关。
4、运放电源静态电流(/q)和宽带噪声成反比。
5、场效应管运放制造本身就具有低电流噪声、比双极型放大器具有更低的电流噪声、更低小的电压噪声。
另外轨到轨放大器是一个噪声与共模输入电压相关的的特殊输入拓扑结构的例子。


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 楼主| 发表于 2014-4-20 17:43 | 显示全部楼层
本帖最后由 bjwl_6338 于 2014-4-20 17:47 编辑

学模拟+《运算放大器噪声优化手册》的研读 15
           《运算放大器噪声优化手册》还可经常研读对比,常言道:学好数理化、走遍天下都不怕!
1.JPG



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 楼主| 发表于 2014-4-25 23:25 | 显示全部楼层
正在构思"多维耳况听觉诊治娱乐系统",检测、制作音频电路中用到的运算放大器以及其他电路都与噪声有关,学以致用,

"多维耳况听觉诊治娱乐系统"
听觉对每个人都是很重要的。你了解自己的耳朵都有哪些听觉特性吗? 我们每天可以听到这样那样不同的声音,无论是美妙的,还是嘈杂的,都是因为我们的耳朵拥有很多听觉特性,这些听觉特性,使我们听到来自这个世界上的不同声音。耳朵的构造和人体听觉系统使我们能敏锐细腻的感知外部不同方位、不同音色、不同响度的动静,并且还和人体自身体位、保持平衡有很大关系……。
虽然每个人的耳朵形状不完全一致,但其内部结构基本一致,我们能够听到美妙的音乐,是因为耳朵拥有如此构造的原因。
试图制作一款针对人体听觉系统的“多维耳况听觉诊治娱乐系统”包括“多维听觉诊治娱乐耳罩(耳盔)”,可对自己的听觉特性和耳朵状况进行一定的探知和检测判断,对自己的听觉系统进行锻炼和保健,并对一些耳疾(如耳鸣等)有一定的治疗作用;并可细腻的聆听场景音乐。
本人正设计构思(多维耳况听觉诊治娱乐系统),欲参加智能硬件创新设计大赛,由于时间有限和本人技术短板,由本人提供初步构思和(多维耳况听觉诊治娱乐系统)框架,
其功能如下: 制作“多维耳况听觉诊治娱乐系统”和“多维耳况听觉诊治娱乐耳罩(耳盔)”,通过生物电传导和音频、气动达到,“激活、修复、再生”耳神经的功能:
1、“多维耳况听觉诊治娱乐系统”通过控制调整“多维耳况听觉诊治娱乐耳罩(耳盔)”不同功能,录制系统应用数据,分析绘制人体耳朵听力状况和发展趋势,选择保健治疗模式,实施保健治疗功能。
2、模拟外部不同音源,通过左右耳罩上不同方位的喇叭组合发声探知和检测双耳听力 3、多维多比例控制音源定位耳部不同频率、不同响度、不同方位的听力程度(耳况程度)
4、多维电极和不同的音频音域针对耳疾进行治疗
5、特定的活塞式电极以低频脉冲对耳道口穴位进行**刺激并以气动气流**刺激内耳道;
6、多维音频娱乐耳机
http://home.eeworld.com.cn/my/space-uid-74069-blogid-230320.html


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