噪聲和失真這兩個問題一直在設(shè)計高精度模擬系統(tǒng)時跳出來令工程師們大傷腦筋。當(dāng)我們要找出問題查看一個運(yùn)算放大器數(shù)據(jù)表中的總諧波失真和噪聲 (THD+N) 數(shù)值時，可能一時半會還搞不清楚到底是噪聲還是失真出現(xiàn)了問題，那么有沒有方法可以很好的解決呢，有！接下來我們就來談?wù)勥@個問題。

“噪聲”是由放大器產(chǎn)生的隨機(jī)電信號。“失真”是由放大器引入的有害諧波。諧波是頻率為輸入信號頻率整數(shù)倍的信號。總諧波失真和噪聲技術(shù)規(guī)格通過比較失真諧波的電平 (Vi) 和RMS噪聲電壓 (Vn) 與輸入信號的電平 (Vf) 來量化這些因素，使用的方程式如下：

在OPA316的數(shù)據(jù)表中，這條曲線顯示了針對多個配置和輸出負(fù)載，在頻率范圍內(nèi)測得的THD+N。雖然圖中有顯示，但是我們還是沒有辦法馬上知道是不是噪聲或失真諧波是否對THD+N有很的影響。接下來繼續(xù)探究，我們將通過計算得出噪聲對測量結(jié)果產(chǎn)生的影響。

1.簡化THD+N計算來去除失真項。

用方程式來近似計算一個基本運(yùn)算放大器電路的RMS噪聲電壓：

AN 是“噪聲增益”，eN是運(yùn)算放大器寬帶電壓噪聲頻譜密度，而BWN是測量噪聲時的帶寬。噪聲增益，或者看成是放大器增加的其固有噪聲，始終在運(yùn)算放大器的非反向輸入上測得。當(dāng)運(yùn)算放大器被用作非反向放大器時，這種方法方便快捷；信號增益與噪聲增益是一樣的。但是對于反向放大器來說。每個噪聲增益會在信號增益幅值上+1。

OPA316有一個11nV/√Hz的寬帶輸入電壓噪聲頻譜密度，測量帶寬的額定值為80kHz。對于非反向放大器 (G = +1)，RMS噪聲電壓大約為：

反向放大器（增益 = -1），RMS噪聲電壓為：

使用下圖給出的輸出幅值信息來計算這兩個配置中噪聲對THD+N測量值的影響：

非反向 (G = +1)：

反向 (G = -1)：

低頻下 (<500Hz) 測得的THD+N和這些計算出來的值與密切對應(yīng)。可以看出，測量值幾乎完全由運(yùn)算放大器的噪聲決定。因為輸入信號的頻率不影響噪聲電壓，噪聲優(yōu)勢頻率上的THD+N測量值在是扁平的。

多個配置中，OPA316運(yùn)行在1kHz時，THD+N與輸出幅值之間的關(guān)系

另一方面，失真諧波的幅值會隨著信號幅值的變化而變化。一旦曲線偏離恒定向下傾斜，這就說明失真諧波正在影響THD+N測量值。

針對低噪聲的電路設(shè)計具有噪聲不斷增加的不良反應(yīng)。具有低值反饋電阻器的非反向運(yùn)算放大器可以提供特別低的噪聲，但是額外的負(fù)載和共模電壓會增加高頻失真。了解噪聲或失真是否會限制系統(tǒng)性能在工程設(shè)計完整的上十分重要。了解一些運(yùn)算以及能夠看懂?dāng)?shù)據(jù)表THD+N圖，很快就可以清楚到底是噪聲還是失真出現(xiàn)了問題。