Wie stelle ich Rin & Rfb ein, um die Eingangsimpedanz / das Johnson-Rauschen einer Operationsverstärkerschaltung zu optimieren?

Wenn Sie den ersten OpAmp als Puffer (Av=+1) oder Inverter (Av=-1) verwenden, muss auch die 2. Stufe rauscharm sein. Außerdem ändert das Anpassen des ersten Gain-Set-Poti den Rauschbeitrag dieser Stufe und Ihr Gesamtrauschen wird unvorhersehbar. Ein anderer Ansatz besteht darin, die erste Stufe als rauscharmen Verstärker mit fester Verstärkung zu konzipieren, damit Sie das Ausgangsrauschen kennen, und die zweite Stufe zum Variieren der Verstärkung zu verwenden.

Hier ist eine 2-stufige feste Verstärkung von 20 dB + 20 dB, um den Wert eines abschließenden Tiefpassfilters anzuzeigen, um Rauschen aus dem RFeedback zu entfernen. Der erste Operationsverstärker hat ein thermisches Rauschen von 50_Ohm (0,9 Nanovolt/RTHz), einer der leisesten Operationsverstärker überhaupt. Beachten Sie die Verwendung von 450 Ohm und 50 Ohm, um die Verstärkung einzustellen. Durch 10:1 Gain im 1. Gain kann die 2. Stufe wesentlich lockerer mit KT-Rauschen umgehen. Der letzte LPF bringt uns 9 dB weniger Rauschen.

Hier ist ein kurzes Rezept für LNA. Lesen Sie das Datenblatt des Operationsverstärkers und finden Sie die Rauschdichte. Bei 4 Nanovolt/rtHz wissen wir, dass das interne Rnoise ein 1-kOhm-Widerstand ist, der sich zwischen Pin+ und Pin- befindet. Bei 0,4 Nanovolt/rtHz beträgt Rnoise 10 Ohm. Bei 40 Nanovolt / rtHz beträgt Rnoise 100.000 Ohm.

Um Rnoise der beiden Gain-Set-Widerstände (für Stufe Nr. 1), Rg & Rfb, zu finden, berechnen Sie einfach ihren parallelen Äquivalentwert.

Fügen Sie nun einfach OpAmp_Rnoise + gainset_Rnoise hinzu und konvertieren Sie zurück in NanoVolt / rtHz. Oder lernen Sie, das Rnoise als Ihre primäre Denkmethode zu verwenden.

Angenommen, Sie haben Rg = 100 Ohm, Rfb = 900 Ohm, mit Gain = 10. Das gainset_Rnoise beträgt nur 100||900 bzw. 90 Ohm. Angenommen, der OpAmp hat 4nanoV/rtHz, was 1KOhm entspricht. Wir stellen fest, dass der OpAmp unseren Johnson Noise Floor einstellt [unsere Summe beträgt 1090 Ohm]. Sie können einen diskreten bipolaren/NJFET-Vorverstärker mit geringem Rauschen einfügen oder einen Rnoise=60 Ohm OpAmp kaufen oder einfach mit dem Rauschen leben.

Was ist mit diesem zweiten Operationsverstärker und seinem Rauschen? Wir haben viel Flexibilität bei der Auswahl dieses Operationsverstärkers, da die erste Verstärkungsstufe eine 10-fache Verstärkung hat. Bei 10-facher Verstärkung wird die Auswirkung von Rauschen aus Stufe 1 um (Verstärkung) ^ 2 reduziert. Somit kann OpAmp Nr. 2 100.000 Ohm Rnoise haben, bevor sein zufälliges Rauschen so wichtig wird wie das Rauschen von Stufe Nr. 1.

Ich verstehe, dass das Johnson-Rauschen umso geringer ist, je niedriger die Widerstände sind, aber was ist der Baseballstadion? Beeinflusst es die Impedanz?

Wenn Sie in ein Datenblatt eines Operationsverstärkers schauen, erhalten Sie anständige Hinweise darauf, wie viel "Last" Sie an den Ausgang anschließen können. Der Abschnitt im DS, in dem es um den Ausgangsspannungshub geht, gibt normalerweise Lastbedingungen an, und dies können beispielsweise 10 kOhm, 1 kOhm, 600 Ohm sein.

Meine allgemeine Faustregel lautet: Versuchen Sie, die typische Zahl zu wählen (wenn mehrere angegeben sind) und laden Sie die Ausgabe nicht stärker als diese.

Wie wähle ich den Typ (invertierend oder nicht) von Operationsverstärker- und Widerstandswerten aus, um 15 dB und geringes Rauschen zu erhalten, ohne die Eingangsimpedanz der 2. Stufe zu beeinträchtigen?

Wenn Sie eine invertierende Stufe verwenden, wird die vorherige Stufe durch den Eingangswiderstand geladen. Die 2. Stufe würde in einer Konfiguration mit virtueller Erde arbeiten und der Ausgang der vorherigen Stufe würde den Eingangswiderstand als Last direkt mit dem Äquivalent von Masse sehen. Eine nicht invertierende 2. Stufe hat bis zum Erreichen der MHz kaum Belastungseffekte auf die 1. Stufe.