低ノイズ回路設計では、すべてのノイズ源を慎重に分析する必要があります。多くの場合、外部ノイズ源が支配的な要素になることがあるため、ソース抵抗がオペアンプのノイズ性能全体に与える影響を考慮します。回路全体のノイズは、すべてのノイズ要素の二乗和平方根に等しくなります。
ソース インピーダンスの抵抗の部分では、抵抗の平方根に比例する熱ノイズが発生します。ソース インピーダンスは一般に固定されているため、ノイズ全体への寄与を最小限に抑えるオペアンプおよび帰還抵抗を選定します。
図 7-1 は、ゲインが存在する非反転型オペアンプ回路構成を示しています。図 7-2 は、ゲインが存在する反転型オペアンプ回路構成を示しています。ゲインが存在する回路構成では、帰還ネットワーク抵抗もノイズの原因となります。一般に、オペアンプの電流ノイズは帰還抵抗に反応して、追加のノイズを発生させます。ただし、TLVx886 の電流ノイズは低いため、電流ノイズの寄与は無視できます。
一般的には、帰還抵抗の値を選択して、これらのノイズ発生源を無視できる程度まで下げることができます。低インピーダンスの帰還抵抗は、アンプの出力に負荷をかけます。両方の構成について、合計ノイズの計算式を示します。
ノイズ計算に関する追加リソースについては、TI Precision Labs を参照してください。
図 7-1 非反転型ゲイン構成のノイズの計算式 1.
式 2.
式 3.
式 4.
式 5.
式 6.
ここで
- eN はアンプの電圧ノイズ スペクトル密度。TLVx886 の場合、en = 10.5nV/√Hz (1kHz 時)
- in はアンプの電流ノイズ スペクトル密度。TLVx886 の場合、in = 200fA/√Hz (1kHz 時)
- eo は合計ノイズ密度
- eS は、RS の熱ノイズ
- eR1 || R2 は、R1 || R2 の熱ノイズ
- kB はボルツマン定数
- T(K) は温度 (ケルビン)
図 7-2 反転型ゲイン構成のノイズの計算式 7.
式 8.
式 9.
式 10.
式 11.
ここで
- eN はアンプの電圧ノイズ スペクトル密度。TLVx886 の場合、en = 10.5nV/√Hz (1kHz 時)
- in はアンプの電流ノイズ スペクトル密度。TLVx886 の場合、in = 200fA/√Hz (1kHz 時)
- eo は合計ノイズ密度
- eS は、RS の熱ノイズ
- e(R1 + RS) || R2 は (R1 + RS) || R2 の熱ノイズ
- kB はボルツマン定数
- T(K) は温度 (ケルビン)