Warum ist das Eingangsrauschen eines Operationsverstärkers oft niedriger als das Johnson-Rauschen, das seiner Eingangsimpedanz entspricht?

Ein Operationsverstärkereingang kann mit einer Spannungsquelle verbunden sein, die eine gewisse Ausgangsimpedanz hat, und diese Impedanz ist normalerweise geringfügig klein im Vergleich zur Eingangsimpedanz des Operationsverstärkers. Dies bedeutet, dass die Nettoimpedanz ziemlich nahe an der Quellenimpedanz liegt.

Daher wird das thermische Rauschen an diesem Eingang ziemlich genau durch die Ausgangsimpedanz der Quelle bestimmt.

Beim OP227 ist es normalerweise die Gleichtakt-Eingangsimpedanz, die die Quelle effektiv belastet, und zwar 1 GOhm. Das relativiert es noch mehr, aber wie hoch könnte die Quellenimpedanz sein, könnten Sie fragen - da der Offsetstrom bis zu 10 nA betragen könnte, würde eine Quellenimpedanz von 1 MOhm einen DC-Fehler am Eingang von 10 mV und erzeugen das ist etwa tausendmal mehr als die inhärente Eingangsoffsetspannung für das Gerät.

Niemand würde dieses Gerät wirklich mit einer Quellenimpedanz von mehr als etwa 10 kOhm verwenden wollen, sonst warum einen Operationsverstärker mit einer so guten Offset-Spannungsspezifikation wählen und dann die Anwendungsleistung mit einer so hohen Quellenimpedanz ruinieren.

Bei einer Quellenimpedanz von etwa 10 kOhm können Sie also sehen, dass diese die interne Impedanz des Eingangs (1 GOhm) um eine Meile dominiert.

Schließlich hat die Rauschdichte der Eingangsspannung nichts mit der Eingangsimpedanz und ihrem potenziellen thermischen Rauschen zu tun. Wenn Sie versuchen, das eine zu verstehen, indem Sie das andere betrachten, tun Sie dies bitte nicht, da sie nichts miteinander zu tun haben.