学习如何使用LTspice测量运算放大器电路中的噪声，并给出一些简单的例子。
在之前的文章中，我们介绍了使用LTspice建模噪声和模拟LTSPICE中的噪声源．本文介绍了如何使用LTspice测量运算放大器的噪声和运算放大器结合双jfet输入级的噪声。这些测量有多精确?他们是有用的吗?为了找出答案，将结果与数据表中的噪声规范进行比较。ag亚博科技
这篇文章很好地总结了运放噪声以及噪声源是如何组合的文章和应用注从模拟设备。下面是将均方根值转换为峰对峰的一个很好的解释视频从模拟设备。
LTspice噪声仿真示例:低噪声运放
第一个要测试的元件是一个低噪声运放。该电路是一个标准的非反相放大器，其电阻与非反相输入串联，用于测量偏置电流噪声。
电源和输入电阻的值已被参数化，以使它们易于在。step指令中更改和使用。稍后再详细介绍。为什么在电阻器值上加了“无噪声”?将这个未说明的属性添加到电阻器中会告诉LTspice忽略电阻器作为噪声源。这个特性非常有用，因为电阻的额外噪声不需要从测量中减去。可以使用组件属性编辑器添加无噪声属性。通过按住控制键并在电阻体上右键单击来启动这个编辑器。添加“无噪音”这个词作为附加值。有了这个特性，唯一的噪声源就是运放。完美!
运放是一个模拟设备ADA4627。没花多少功夫选这个零件。ADA4627引起了我的注意模拟器件的低噪声运算放大器选择表．噪声低，支持±5V ~±15V供电电压。然后，检查一下数据表显示噪音是明确指定的。没有选择它是因为数据表规格与LTspice测试匹配。
这是噪音部分ADA4627数据表．左栏适用于“B级”部件，右边是“A级”部件。规格用于下面的比较表。
桌子来自ADA4627 datasheet
以下是模拟中使用的LTSPICE指令。
测量条件由左边的语句设置。. param语句为原理图中的变量提供值。这些是花括号中的变量名，例如，{RINP}. step语句使用不同的变量值运行多个模拟。例如，用输入电阻的不同值进行两次运行。输入电压噪声测量值较小(步骤1)，输入电流噪声测量值较大(步骤2)。
测量在右侧指定.MEAS语句。不需要额外的计算来与数据表比较。我不会进入每个.MEAS语句的细节。但是，让我们看一下，以获得1kHz的输入电压噪声。
.MEAS噪声EN1_1K_RMS在1K处找到v（INOISE）@ 1
噪音- 将测量施加到噪声模拟
en1_1k_RMS-只是结果的名字。用于日志文件中。
寻找- 指定测量，在这种情况下只是获得数据值
V (inoise) @1—测量中使用的数据集。下面的细节。
在1 k- 选择数据的频率
现在轮到魔术了。点击运行工程师。
下面的图显示了两步模拟的结果。绿色的痕迹是步骤1，带有1Ω输入电阻。紫色的痕迹是步骤2，带有10MΩ输入电阻。红色的轨迹显示了两次运行之间的差异。
“V（Inoise）”需要解释。“v（Inoise）”是整个电路的输出电压噪声转回输入。这是由LTSPICE计算的每个噪声模拟。这在下面进一步解释。记住噪声源以rms方式添加和减去。由于一个噪声源大于另一个噪声源，它开始完全占主导地位。没问题！Ltspice负责我们的计算！
通过在源之后添加“@1”或“@2”，可以选择特定. step运行的数据。例如，“@1”是带有小输入电阻的运行。
来自.mear语句的数据在Spice错误日志中找到。以下是将数据表值与测量值进行比较的表。不错！
| 规格 | 数据表值B | LTspice测量 |
|---|---|---|
| 电压噪声密度10hz | 16.5 nV /√赫兹 | 16.6 nV /√赫兹 |
| 电压噪声密度100 Hz | 7.9 nV /√赫兹 | 6.9 nV /√赫兹 |
| 电压噪声密度1千赫 | 6.1 nV /√赫兹 | 5.0 nV /√赫兹 |
| 电压噪声密度10khz | 4.8 nV /√赫兹 | 4.8 nV /√赫兹 |
| 电压噪声0.1至10赫兹 | 0.7μV p p | 0.55μV p p |
| 电流噪声密度100hz | 1.6 fA /√赫兹 | 2.2 fA /√赫兹 |
| 当前噪声0.1到10 Hz | 30 fA p p | 35 FA P-P. |
数据表为噪声值提供0.1到10 Hz的噪声值（1 /ƒ区域)，但LTspice计算均方根。我应用了一个因子5来将均方根转换为峰与峰之间的值。A级和B级的电压噪声是相同的。然而，当前的噪声是不同的。B级如表所示。
测量结果在“Spice误差日志”中。通过选择绘图窗口并选择View->Spice Error Log来打开此文件。向下滚动到. meas结果。下面是上面解释的电压噪声测量的条目。
原理图指令：
.MEAS噪声EN1_1K_RMS在1K处找到v（INOISE）@ 1
相应的Spice错误日志条目：
测量:en1_1k_RMS step v(noise)@1 at 5.03632e-009 1000 5.03632e-009 1000
每一步的测量结果都显示出来。然而，在这些运行中，步骤#2的值被步骤#1的值覆盖，因为数据是用“@1”规范指定的。
meas指令中的“V(噪声)”源是什么?从LTspice帮助，V(噪声)是“输入参考噪声电压密度”的计算。这个噪声源是返回到电路中所有噪声源的输入端的输出噪声。然而，由于所有的电阻都是“无噪声”的，所以噪声只是运放的输入噪声。再一次,完美!
这里有图来解释“V(噪声)”或“输入噪声电压密度”。V(噪声)、V(噪声)和增益显示在单独的窗口中。V(噪声)和V(噪声)的测量游标置于1kHz。输出噪声V(噪声)除以V(噪声)就是电路增益50。V(噪声)是运算放大器的输入噪声，因为所有的电阻都是“无噪声”的。
LTSPICE噪声仿真示例2：低噪声JFET OP-AMP
下一个要测试的组件是一个非常低噪声的双JFET。这是电路图。
这里有一些关键点，使噪声测量几乎与运放电路相同。
- 差分对的增益足够大，使得运放的噪声与放大的JFET噪声相比非常小，可以忽略不计。
- 电流源偏置JFET（I1）的噪声对于OP-AMP输入都是共同的，并且由OP-AMP的共同模式抑制消除。
- 通过LTSPICE“无噪声”属性，消除了来自漏极电阻（RD1，RD2）的噪声。
双jfet是LSK489从线性集成系统．选择该部分是因为它位于标准LTSPICE库中，并且是一个非常低噪声设备。它没有被选择，因为数据表规格做过或与LTSPICE测试不匹配。这是完整的原理图。
这个电路是根据一种线性集成电路应用说明
还有其他参数化部件。R3设置jfet的漏极电流，R1和R2设置漏极至源极电压。该电路是根据一种应用注释从线性集成系统。我喜欢使用LED来设置Q1的操作点。这对我来说是新鲜的!
测量值与OP-AMP模拟的测量非常相似。一个不同的是电路具有两个JFET，两者都有助于输入电压噪声。数据表给出了一个JFET的噪音。在需要的情况下，组合噪声的测量乘以1 /√2以获得单个设备的噪声。由于大型系列电阻仅在一个输入上，因此不需要测量输入电流噪声所必需的此调整。数据表中的噪声规格假设15 VDC的漏极源电压。但是，测试电路使用9.5 VDC停留在OP-AMP的共模电压范围内。在这种情况下，在漏极源电压范围内进行测试，结果表明漏极源电压不会显着影响噪声。你能发现这个测试吗？
再一次，这是给跑步工程师的一根魔棒。与数据表相比，LTspice测量值如何?
| 规格 | 数据表值(Typ) | LTspice测量 |
|---|---|---|
| 噪声电压(10hz) | 3.5 NV /√Hz | 3.8 NV /√Hz |
| 噪声电压（1 kHz） | 2.0 nV /√赫兹 | 1.8 nV /√赫兹 |
| 电压噪声0.1至10赫兹 | 未指定 | 0.12μVp-p |
| 电流噪音密度(100hz) | 未指定 | 1.8 FA /√Hz |
| 当前噪声0.1到10 Hz | 未指定 | 28 FA P-P |
不错！显示其他测量值，其中不在数据表中，但可用于与OP-AMP电路进行比较。
结论
LTspice用于测量一个低噪声运放和一个输入端加入双低噪声jfet的运放的电压和电流噪声。两个设备的模拟值与数据表中的值有很好的一致性。. step和. meas指令用来计算值，直接与数据表进行比较。ag亚博科技
奖金提示
低噪声运放数据表通常有一个图，显示ag亚博科技0.1 Hz至10 Hz频段的10秒示波器噪声轨迹。使用现成的工具，您可以将此跟踪数字化，并将其转换为CSV文件。然后使用CSV文件指定PWL电压源。图中显示了一个数据表图和一个PWL源瞬态分析的相应图。我用来转换图表的网站是WebPlotDigitizer（免费）。请务必使用选项来重新排列文件条目的顺序。你能想到对这个波形有用的东西吗？
谢谢斯蒂芬
lol亚博对ig教育学位
谢谢斯蒂芬。我在理解上有些困难:
1.(V(噪声)@2-V(噪声)@1)/10meg如何给出当前噪声?那么，(输入参考电压噪声为高输入电阻-输入参考电压噪声为低输入电阻)/电阻给我们电流噪声?如有任何参考资料将不胜感激。
2.当输入是电流源(而不是在你的例子中的电压源)连接在运算放大器的反相输入端时，TIA电路会发生什么变化吗?我试图找到输入参考电流为这个TIA电路。但我不确定是选择电流源作为噪声输入，还是在opamp的非反相输入处增加另一个电压源进行噪声分析。
谢谢。