
有个读者给指出了一些问题,是我会场写太快了,然后这里改正一下内容。
前级运放始终是 1 nV/√Hz,后级始终是 7 nV/√Hz;两种方案仅交换 Filter A 与 Filter B 的次序。我之前把放大器顺序写反是笔误,感谢指出。
Option 1: Filter A (1 kHz) → Amp (1 nV/√Hz) → Filter B (1 MHz) → Amp (7 nV/√Hz) → Vout
Option 2: Filter B (1 MHz) → Amp (1 nV/√Hz) → Filter A (1 kHz) → Amp (7 nV/√Hz) → Vout
放大器的噪声密度位置在两种方案中都不变:前级 1 nV/√Hz,后级 7 nV/√Hz。
一阶低通(fc)的等效噪声带宽
所以:
fc=1 MHz → ENBW≈1.571 MHz
fc=1 kHz → ENBW≈1.571 kHz
为公平比较,假定输出“观测带宽”与链路中最大的模拟低通一致(即用上面的 ENBW 来积分各自被后续滤波器所限制的噪声带宽)。放大器自身噪声按被后续滤波器衰减的带宽来积分,最后一只放大器之后没有滤波器,因此其噪声以同一观测带宽积分,两方案相同。
记:(前级),(后级)
前级放大器噪声被1 MHz一阶低通限制:
后级放大器噪声(末级之后无滤波): ← 你给的数字正确
RSS 合成:
前级放大器噪声被1 kHz一阶低通限制:(几乎可以忽略)
后级放大器噪声(末级之后无滤波):与上相同
RSS 合成:
Option 1: ≈ 8.86 µV
Option 2: ≈ 8.77 µV(更低) 差别虽不大,但方向明确:把窄带滤波器放在更靠后的位置(至少要位于前级噪声之后)能显著压低前级噪声的积分带宽;而最后一级放大器由于后面没有滤波,仍是主导项,两方案相同。
这也解释了为什么第 3 点计算(7 nV × √1.57 MHz = 8.77 µV)是关键主导量,且在两种方案里都一样。
在这组参数下,Option 2 更优(总噪声略低),原因是前级噪声被 1 kHz 窄带强力限制;而最后一级放大器的宽带噪声是共同的主导项。