运算放大器电路固有噪声的分析与测量 第八部分：爆米花噪声(一)

爆米花噪声（如果没有出现爆米花噪声则为 1/f 噪声）。根据具体应用，可以在 10Hz 到 1000Hz 的范围内，对这种滤波器进行调节。一个 10Hz 低通滤波器具有一些衰减 60Hz 拾取的优点。但是，其也有模糊一些高频率猝发的缺点。一个 1000Hz 低通滤波器将捕获高频率猝发，但同时也开始含有极大的宽带噪声。100Hz 滤波器是一款介于 10Hz 和 1000Hz 滤波器的折中方案。但是，您可能想通过做实验来观察使用哪一种可以获得测量的最佳结果。

图 8.5 测量运算放大器电压爆米花噪声的试验台测试

U2 之后是一个 0.003Hz 的 HPF。该滤波器是使用一个陶瓷电容器和示波器输入阻抗构建而成的。需要注意的是，并联的数个小陶瓷电容器可用于构建大陶瓷电容器（例如：4 x 5uF）。该高通滤波器用于消除 DC 偏移，这种偏移将可能会比测量出的噪声大得多。使用这种滤波器将允许使用最佳示波器范围测量出噪声信号。在本例中，DC 输出偏移大约为 2V，该噪声拥有一个 340mVpp 的幅度。0.003Hz HPF 不但去除了 2V DC 组件，而且还允许您在 200mV 示波器刻度上观察 340mVpp 信号。

利用输入偏移并将其与总增益相乘，您就可以轻松地估计出可能的输出偏移。图 8.6 显示了这种计算方法。需要注意的是，该输出偏移没有将运算放大器驱动至电源轨（本例为 +/-15V）。如果输出偏移接近电源轨，那么您将有必要减少增益或 U1 和 U2 之间的 AC 耦合。还需要注意的是，当该电路首次被上电时，将需要对滤波器电容 C2 充电至输出偏移电压，这样将需要大量的时间（大约为 5 分钟）。图 8.6 还给出了充电时间的计算方法。
 

       
　　图 8.6 运算放大器电压爆米花噪声试验台测试的相关计算

图 8.7 显示了测量运算放大器 (U1) 电压爆米花噪声的生产设置。试验台测试设置和生产测试设置之间的主要区别在于生产测试中采用了数字滤波器。数字滤波器使用数学方法来过滤数字化数据。因此，这些数字滤波器不具备模拟滤波器的长充电时间。这样就保持了较短的测试时间（也即低了成本）。在本例中，该测试设备使用一个可编程增益放大器 (PGA) 来将噪声放大到一个容易测量的级别。基架 DAC 可以被用于消除输出偏移。该最终测试方法是许多生产测试系统的典型方法。但是，这些方法将随系统的不同而各异。

图 8.7 测量电压爆米花噪声的生产设置