Opamp noise: ¿Cuándo hay una resistencia en la ruta de la señal?

8

Estoy confundido en cuanto a cuándo se considera que una resistencia está en la ruta de la señal y cuándo no lo es cuando se trata de cálculos de ruido opamp. Por ejemplo, tome el siguiente circuito:

simular este circuito : esquema creado usando CircuitLab

un circuito muy similar se publica en el libro de Douglas Self, menciona que la única resistencia en la ruta de la señal (en la entrada no inversora) es la resistencia R3 de 100 ohmios, por lo que R1 y R2 no contribuyen al ruido. Entendí que una resistencia se puede modelar como una resistencia ideal o sin ruido en serie con un generador de ruido, por lo que creo que, por ejemplo, si sustituyo R1 con un generador de ruido dado por \ $ \ sqrt {4KTBR} \ $ con R1 en serie, entonces ese generador de ruido debe ser amplificado por la ganancia de ruido del opamp. ¿Por qué R1 y R2 no están en la ruta de la señal entonces?

El autor también menciona el siguiente circuito, que es un simple amplificador inversor con una resistencia en la entrada no inversora para compensar las corrientes de polarización.

simular este circuito

En este caso, el autor menciona que el resistor R3 causa ruido, así que no lo consigo, en ambos circuitos hay una resistencia conectada a la entrada no inversora, pero en el primer circuito no produce ruido pero sí produce ruido en el segundo circuito, entonces, ¿cómo puedo saber cuándo una resistencia produce ruido (en la ruta de la señal) y cuándo no? No parece muy intuitivo.

Editar: simulé el primer circuito y realicé un análisis de ruido, lo que encontré es que si R3 tiene un valor pequeño, la variación del valor de R1 o R2 no afecta la salida de ruido y el ruido depende solo de R3 (más las resistencias de realimentación y el ruido opamp, etc. (solo me estoy enfocando en la entrada no inversora), sin embargo, si R3 no es pequeño, entonces el valor de R1 o R2 afecta la salida de ruido, sin embargo, creo que esto se debe a la El efecto divisor de voltaje está atenuando el ruido de la primera resistencia R3, no porque R1 o R2 estén contribuyendo a la salida de ruido total, entonces sí, para agregar a la confusión, parece que solo R3 está en la ruta de la señal del no La inversión de entrada y R1 y R2 no contribuyen con ruido térmico a la salida, no lo entiendo. Haciendo una simulación más simple, simplemente conectando una resistencia a la entrada que no se invierte en paralelo con una fuente de voltaje, se muestra que el EIN de la resistencia es 0, lo que no contribuye a la salida de ningún ruido.

También simulé el segundo circuito y, de hecho, R3 (del segundo circuito) afecta la salida de ruido si varío su valor. Por lo tanto, mis observaciones son: las resistencias de derivación en la entrada no inversora cuando se utiliza como amplificador no inversor no contribuyen al ruido, mientras que una resistencia en la entrada no inversora cuando se usa como un amplificador inversor contribuye al ruido.

    
pregunta S.s.

2 respuestas

3

Todas las resistencias contribuyen al ruido. Mirando el circuito con más cuidado noto dos cosas.

  1. Las fuentes de ruido de R1 y R2 encuentran un divisor muy grande que proporciona aproximadamente 60dB de atenuación a su ruido.
  2. Esas fuentes de ruido se encuentran con un filtro de paso bajo muy fuerte que reduce aún más su espectro de ruido.

Pero eso no tiene nada que ver con "estar en la ruta de la señal", si R3 fuera más grande y los condensadores más pequeños, entonces su contribución de ruido dominaría, mientras se mantiene la misma topología y respuesta de frecuencia.

"Estar en la ruta de la señal" es, en el mejor de los casos, una especie de dispositivo mnemotécnico que te lleva a las opciones de diseño correctas (es decir, reducir R3), pero no es una herramienta de análisis de circuitos.

Cuando una resistencia está "en la ruta de la señal", realmente significa que tanto ella como la señal se ven afectadas por igual, y no hay nada que pueda hacer en el diseño para reducir ese ruido que no afectará también a la señal. Por lo tanto, debe hacer esa contribución de ruido lo más pequeña posible, o tratar de evitarla por completo.

He diseñado circuitos de bajo ruido en los que algunos de los principales contribuyentes de ruido son los transistores de fuente actuales que desvían al transistor en la cola de los pares diferenciales (en la esquina opuesta del IC). Realmente no puede haber algo más alejado de la "ruta de la señal" que eso.

    
respondido por el Edgar Brown
0

En el 1er circuito, dado que C1 es lo suficientemente alto, podemos asumirlo como un corto:

simular este circuito : esquema creado usando CircuitLab

Puedes modelar una resistencia con cualquiera de los dos;

  • una resistencia sin ruido con una fuente de voltaje de generador de ruido en serie,
  • o una resistencia sin ruido con una fuente de corriente de generador de ruido en paralelo.

Entonces, si reemplazamos R2 y R1 con el segundo modelo, veremos que la fuente de corriente del generador de ruido total, n1 + n2, verá un filtro de paso bajo pesado (C2 = 100nF & R2 || R1 = 69k, produciendo f C = 23Hz):

simular este circuito

Por lo tanto, lo más probable es que el ruido se filtre (recuerde que un filtro RC paralelo funciona solo si es controlado por la fuente actual).

En el segundo circuito, si reemplaza la resistencia con el modelo de ruido, verá que no hay filtrado. Probablemente es por eso que el ruido se refleja totalmente en la salida.

    
respondido por el Rohat Kılıç

Lea otras preguntas en las etiquetas