本文選取了最典型的Ф50型號(hào)氣體渦街流量計(jì)的前置放大電路作為特定樣本對(duì)噪聲進(jìn)行分析。系統(tǒng)噪聲包括電路內(nèi)部產(chǎn)生的噪聲(也稱固有噪聲)，也包括電路外部的干擾噪聲。前置放大器的固有噪聲主要包括電阻熱噪聲、集成運(yùn)算放大器自身的等效噪聲。本章主要對(duì)渦街流量計(jì)系統(tǒng)電阻熱噪聲、運(yùn)算放大器自身的等效噪聲進(jìn)行分析，外部干擾噪聲不在討論范圍之內(nèi)。
1熱噪聲原理
(1) 電阻熱噪聲：主要由電子的隨機(jī)熱運(yùn)動(dòng)引起，產(chǎn)生噪聲電壓。電阻兩端產(chǎn)生的熱噪聲電壓有效值Et滿足
其中，k—玻爾茲曼常數(shù)；T—電阻的絕對(duì)溫度；R—電阻的阻值,Ω；B—信號(hào)帶寬。
注：在室溫下(17或290K)， 。
(2) 阻容并聯(lián)的熱噪聲：為了限制頻帶寬度，有時(shí)要在電阻兩端連接電容。在阻容并聯(lián)的情況，電路中開路的熱噪聲有效值Eto為
其中，C—并聯(lián)電容。
可以證明，無(wú)源元件的任意連接所產(chǎn)生的熱噪聲等同于等效網(wǎng)絡(luò)阻抗的實(shí)部電阻所產(chǎn)生的熱噪聲。
2.運(yùn)算放大器自身等效噪聲分析
渦街流量計(jì)運(yùn)算放大器的噪聲模型也可以用等效噪聲模型替代。圖1所示為含噪放大器的電路圖，圖2為噪聲等效電路。其中，es是被測(cè)信號(hào)電壓，Rs是信號(hào)源的輸出電阻，et是電阻熱噪聲等效的噪聲電壓源，en和in分別是放大器自身的等效噪聲電壓源和電流源。
設(shè)et、en和in互不相關(guān)，噪聲電流源可以轉(zhuǎn)化為電壓源inRs，其有效值的平方表示為
而對(duì)于等效輸入噪聲電壓源en，其平方根譜密度為
en會(huì)在芯片手冊(cè)中給出，單位一般為 。 |
