Bruit Opamp: Quand y a-t-il une résistance dans le chemin du signal?


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Je suis confus quant à savoir quand une résistance est considérée comme étant dans le chemin du signal et quand ce n'est pas quand il s'agit de calculs de bruit opamp. Par exemple, prenez le circuit suivant:

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simuler ce circuit - Schéma créé à l'aide de CircuitLab

un circuit très similaire est publié dans le livre de Douglas Self, il mentionne que la seule résistance dans le chemin du signal (sur l'entrée non inverseuse) est la résistance 100 ohms R3, donc R1 et R2 ne contribuent pas au bruit. Je croyais qu'une résistance peut être modélisée comme une résistance idéale ou sans bruit en série avec un générateur de bruit, donc ce que je pense, c'est que, par exemple, si je remplace R1 par un générateur de bruit donné par avec R1 en série, alors ce générateur de bruit devrait être amplifié par le gain de bruit de l'ampli op. Pourquoi R1 et R2 ne sont-ils pas alors dans le chemin du signal?4KTBR

L'auteur mentionne également le circuit suivant qui est un simple amplificateur inverseur avec une résistance sur l'entrée non inverseuse pour compenser les courants de polarisation.

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simuler ce circuit

Dans ce cas, l'auteur mentionne que le résistance R3 provoque du bruit, donc je ne comprends pas, dans les deux circuits il y a une résistance connectée à l'entrée non inverseuse, mais dans le premier circuit, il ne produit pas de bruit mais il produit du bruit dans le deuxième circuit, alors comment savoir quand une résistance produit du bruit (dans le chemin du signal) et quand non? cela ne semble pas très intuitif.

Edit: j'ai simulé le premier circuit et effectué une analyse de bruit, ce que j'ai trouvé, c'est que si R3 est de petite valeur, la variation de la valeur de R1 ou R2 n'affecte pas la sortie de bruit et le bruit dépend uniquement de R3 (plus les résistances de rétroaction et le bruit opamp, etc. Je me concentre uniquement sur l'entrée non inverseuse), mais si R3 n'est pas petit, la valeur de R1 ou R2 affecte la sortie de bruit, cependant, je pense que cela est dû à l'effet du diviseur de tension atténue le bruit de la première résistance R3, non pas parce que R1 ou R2 contribuent à la sortie de bruit totale, alors oui, pour ajouter à la confusion, il semblerait que seul R3 se trouve dans le chemin du signal de l'entrée non inverseuse et R1 et R2 ne produisent aucun bruit thermique à la sortie, je ne comprends pas cela. Faire une simulation plus simple,

J'ai également simulé le deuxième circuit et en fait R3 (du 2ème circuit) affecte la sortie de bruit si je varie sa valeur. Mes observations sont donc les suivantes: les résistances shunt dans l'entrée non inverseuse lors de l'utilisation comme amplificateur non inverseur ne contribuent pas au bruit, tandis qu'une résistance dans l'entrée non inverseuse lors de l'utilisation comme amplificateur inverseur contribue au bruit.


Eh bien, soit il a fait une erreur, soit vous ne le lisez pas correctement. Votre intuition a raison.
Edgar Brown

Salut Edgar, veuillez regarder ma question modifiée. Merci!
Ss

Réponses:


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Toutes les résistances contribuent au bruit. En regardant le circuit plus attentivement, je remarque deux choses.

  1. Les sources de bruit de R1 et R2 rencontrent un très grand diviseur fournissant environ 60 dB d'atténuation à leur bruit.
  2. Ces sources de bruit rencontrent un filtre passe-bas très puissant réduisant encore leur spectre de bruit.

Mais cela n'a rien à voir avec "être dans le chemin du signal", si R3 était plus grand et les condensateurs plus petits, alors leur contribution au bruit dominerait, tout en conservant la même topologie et la même réponse en fréquence.

«Être dans le chemin du signal» est au mieux une sorte d'appareil mnémotechnique qui vous mène aux bons choix de conception (c'est-à-dire, faites R3 petit), mais ce n'est pas un outil d'analyse de circuit.

Lorsqu'une résistance est «dans le chemin du signal», cela signifie vraiment que le signal et lui sont également affectés, et il n'y a rien que vous puissiez faire dans la conception pour réduire ce bruit qui n'affectera pas également le signal. Vous devez donc réduire au maximum cette contribution au bruit ou essayer de l'éviter complètement.

J'ai conçu des circuits à faible bruit dans lesquels certains des principaux contributeurs de bruit sont les transistors de source de courant polarisant le transistor à la fin des paires différentielles (dans le coin opposé du CI). Il ne peut vraiment pas y avoir quelque chose de plus éloigné du «chemin du signal» que cela.


J'ai simulé un circuit similaire avec seulement une résistance dans l'entrée non inverseuse et une source de tension en parallèle, les résultats sont les mêmes, aucune contribution au bruit total, donc même sans filtre passe-bas ou diviseur de tension, les résultats sont les mêmes .
SS

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@Ss Vous n'avez pas besoin d'un filtre passe-bas lorsque vous placez explicitement un diviseur avec une résistance de 0 ohm. Que reste-t-il à passer-bas? Utilisez plutôt une source actuelle et voyez ce qui se passe.
Edgar Brown

Oui, je pense qu'il vient de cliquer, donc vous voulez dire que sans R3 il n'y a que la source de tension en parallèle avec une résistance court-circuitant efficacement R1 à la masse?
Ss

@Ss Yup Exactement.
Edgar Brown du

J'ai fait des boucles à verrouillage de phase où la phasenoise était dominée par les références actuelles aux pompes de charge. Dans l'ensemble, c'était une conception à faible bruit, avec plusieurs contributeurs principaux déjà poussés vers le bas; en examinant le modèle MATLAB des contributeurs pour évaluer le bruit nouvellement dominant (je n'avais pas besoin d'atteindre ce niveau), la polarisation de la pompe de charge aurait été la suivante. C'est drôle que tous les remèdes que j'ai mis en place aient été: BRÛLER PLUS DE COURANT ou augmenter la capacité du nœud.
analogsystemsrf

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Dans le 1er circuit, puisque C1 est suffisamment élevé, nous pouvons le supposer comme un court:

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simuler ce circuit - Schéma créé à l'aide de CircuitLab

Vous pouvez modéliser une résistance avec l'un ou l'autre;

  • une résistance sans bruit avec une source de tension de générateur de bruit en série,
  • ou une résistance sans bruit avec une source de courant de générateur de bruit en parallèle.

Donc, si nous remplaçons R2 et R1 par le 2e modèle, nous verrons que la source de courant du générateur de bruit total, n1 + n2, verra un filtre passe-bas lourd (C2 = 100nF & R2 || R1 = 69k, donnant f C = 23 Hz):

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simuler ce circuit

Ainsi, le bruit sera très probablement filtré (N'oubliez pas qu'un filtre RC parallèle ne fonctionne que s'il est piloté par une source de courant).

Dans le deuxième circuit, si vous remplacez la résistance par un modèle de bruit, vous verrez qu'il n'y a pas de filtrage. C'est probablement pourquoi le bruit se reflète totalement sur la sortie.


Veuillez noter que j'ai simulé le circuit sans les condensateurs, par exemple seulement R1 et R3, et les résultats sont les mêmes, pas de bruit, donc il doit y avoir autre chose à travailler plutôt qu'un filtre ...
Ss
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