8 斩波器瞬态噪声

本节介绍由斩波器输入开关产生的噪声。斩波器开关噪声出现在斩波校准频率以及该频率的整数倍处。这种噪声是通过源阻抗和反馈网络阻抗将瞬态电流脉冲转换为电压而产生的。因此，这些阻抗越大，这种噪声的幅度就越大。斩波噪声在频域中表现为特定频率的信号，在时域中表现为常规瞬态（分别请参阅图 8-1 和图 8-2）。

图 8-1 OPA188 的频域噪声与反馈阻抗间的关系

图 8-2 OPA188 的噪声与反馈电阻间的关系

放大器输出端瞬态信号的幅度与闭环增益相对独立。这是因为输出端的瞬态噪声信号为偏置电流瞬态乘以反馈电阻，即 V_O（斩波噪声）= I_{B_TRANS} x R_f。相反，输出端的宽带噪声会随着增益的增加而增加，因此瞬态噪声相对于宽带本底噪声会减小。图 8-3 显示了 OPA188 在不同增益配置下的输出噪声密度。请注意宽带噪声如何随着增益增加而增加，但每种增益情况下的瞬态噪声信号保持相对恒定。

图 8-3 OPA188 的频域噪声与增益间的关系

噪声和其他误差源通常以输入为基准 (RTI)。由于放大器输出端的噪声瞬态与增益相对独立，因此以输入为基准的放大器固有噪声按增益系数降低 (V_nRTI = V_nRTO/G)。图 8-4 显示了 101V/V 和 11V/V RTI 增益条件下测得的噪声。重要的一点是相对于其他误差源，斩波噪声误差在较高增益下会变得不那么显著。

图 8-4 以输入为基准的噪声与增益间的关系

在放大器输出端使用简单的 RC 滤波器即可最大限度降低斩波瞬态（请参阅图 8-5）。尽管 OPA188 的噪声信号从 650kHz 开始，但大部分瞬态成分都来自高频谐波。因此，没有必要使用频率极低的滤波器来最大限度减少瞬态噪声信号。图 8-6 显示了增益为 101V/V 时，OPA188 在没有外部滤波器但有 3.2MHz 和 7.2MHz 滤波器时的噪声。3.2MHz 滤波器可以将瞬态降低到‌与宽带噪声相比几乎可以忽略不计的程度。将滤波器截止频率设置为小于 650kHz 可以尽可能减小所有瞬态谐波成分。在本例中，OPA188 闭环带宽为 19.8kHz (BW = GBW/G = 2MHz/101 = 19.8kHz)。因此，添加一个截止频率小于 650kHz 斩波频率的外部 RC 滤波器不会影响放大器的交流性能。

图 8-5 简单输出滤波器可将斩波器噪声降至最低

图 8-6 OPA188 的噪声与外部滤波器间的关系