¿Cómo configurar Rin y Rfb para optimizar la impedancia de entrada / ruido de Johnson de un circuito opamp?

Si utiliza la primera OpAmp como búfer (Av = + 1) o inversor (Av = -1), entonces la segunda etapa también tiene que ser un diseño de bajo nivel de ruido. Además, si ajusta el primer potenciómetro de ganancia, cambiará la contribución de ruido de esa etapa y su ruido total se volverá impredecible. Otro enfoque es diseñar la primera etapa como un amplificador de bajo ruido, con ganancia fija para que conozca su ruido de salida, y utilice la segunda etapa para variar la ganancia.

Aquí hay una ganancia fija de 2 etapas de 20dB + 20dB, para mostrar el valor de un LowPassFilter final para eliminar el ruido del Rfeedback. El primer OpAmp tiene un ruido térmico de 50_ohms (0.9 nanovolts / rtHz), uno de los OpAmps más silenciosos que existen. Tenga en cuenta el uso de 450 ohmios y 50 ohmios, para establecer la ganancia. Debido a la ganancia de 10: 1 en la primera ganancia, la segunda etapa puede ser mucho más informal respecto al ruido KT. El LPF final nos gana 9dB menos ruido.

Aquí hay una breve receta para LNA. Lea la hoja de datos de opamp y encuentre la densidad de ruido. Si 4nanoVolts / rtHz, sabemos que el Rnoise interno es una resistencia de 1Kohm, ubicada entre Pin + y Pin-. Si 0.4nanoVolt / rtHz, Rnoise es 10 Ohms. Si son 40 nanoVolts / rtHz, Rnoise es 100,000 Ohms.

Para encontrar el Rnoise de las dos resistencias de conjunto de ganancia (para la etapa # 1), Rg & Rfb, simplemente calcule su valor equivalente paralelo.

Ahora simplemente agregue el OpAmp_Rnoise + gainset_Rnoise, y vuelva a convertir a nanoVolts / rtHz. O aprende a usar el Rnoise como tu método de pensamiento primario.

Supongamos que tienes Rg = 100 ohmios, Rfb = 900 ohmios, con ganancia = 10. El gainset_Rnoise es de 100 || 900 o 90 ohms. Supongamos que el OpAmp tiene 4nanoV / rtHz, que es 1KOhm. Encontramos que el OpAmp está configurando nuestro piso de ruido de Johnson [nuestra suma es de 1090 ohmios]. Puede insertar un preamplificador bipolar / NJFET discreto con bajo nivel de ruido, o comprar una OpAmp Rnoise = 60 ohms, o simplemente vivir con el ruido.

¿Qué hay de ese 2º opamp y su ruido? Tenemos mucha flexibilidad para elegir esa opción, porque la primera etapa de ganancia tiene una ganancia de 10X. Con una ganancia de 10X, el impacto de cualquier ruido de la etapa 1 se reduce en (ganancia) ^ 2. Por lo tanto, OpAmp # 2 puede tener 100,000 Ohms Rnoise antes de que su ruido aleatorio sea tan importante como el ruido de la etapa # 1.

  

Entiendo que cuanto más bajos son los resistores, más bajos son los Johnson   ruido, pero ¿qué es el estadio de béisbol? ¿Afecta la impedancia?

Si miras en cualquier hoja de datos del amplificador operacional, te darán pistas decentes sobre cuánta "carga" puedes conectar a la salida. La sección en el DS que habla sobre el cambio de voltaje de salida usualmente especificará las condiciones de carga y esto podría ser 10 kohm, 1 kohm, 600 ohms, por ejemplo.

Mi regla general de oro es probar y buscar la figura típica (si se especifican varias) y no cargar la salida más que esto.

  

¿Cómo elijo el tipo (inversión o no) de opamp y resistencia?   valores para obtener 15dB & bajo ruido sin afectar la impedancia de entrada de   2ª etapa.

Si utiliza una etapa de inversión, la resistencia de entrada cargará la etapa anterior. La 2ª etapa estaría operando en una configuración de tierra virtual y la salida de la etapa anterior vería la resistencia de entrada como una carga directamente al equivalente de tierra. Una segunda etapa que no se invierte apenas tiene efectos de carga en la primera etapa hasta que se alcanza el MHz.