Szum rezystora 1kΩ to 4 nV/√Hz. Dla rezystorów o innej wartości wyliczamy pierwiastek rezystancji i odnosimy do tego. Np. dla 100kΩ to będzie √100 = 10 ⋅ 4 nV/√Hz = 40 nV/√Hz. To oczywiście przybliżenie dla normalnej temperatury itp.
Szumy dodaje się nie bezpośrednio, a dodając ich kwadraty i pierwiastkując całość (jak moduł wektora).
Wzmacniacz operacyjny w konfiguracji nieodwracającej / odwracającej.
Szum rezystora w pętli sprzężenia (podłączonego do wyjścia wzm. op.) wchodzi bezpośrednio w skład szumu wyjściowego. Szum drugiego rezystora (podłączonego do masy i wejścia wzm. op.) musimy pomnożyć przez wzmocnienie układu.
Szum napięciowy wzmacniacza z karty katalogowej mnoży się przez wzmocnienie układu.
Szum prądowy wzmacniacza przeliczamy na napięcie odłożone na równoległych obu rezystorach, następnie mnożymy przez wzmocnienie układu.
Przykład:
(https://www.researchgate.net/figure/Example-non-inverting-Op-Amp-circuit_fig3_283082955)
Dane:
- MCP6002, R2 = 100kΩ, R1 = 1kΩ
- Wzmocnienie = 101.
- Noise figure: eni = 28 nV/√Hz; ini = 0.6 fA/√Hz (https://ww1.microchip.com/downloads/en/DeviceDoc/MCP6001-1R-1U-2-4-1-MHz-Low-Power-Op-Amp-DS20001733L.pdf)
Składowe szumu wyjściowego:
- Od rezystora R2: √100 = 10; 10 ⋅ 4 nV/√Hz = 40 nV/√Hz
- Od rezystora R1: 4 nV/√Hz razy wzmocnienie czyli 404 nV/√Hz
- Od szumu napięciowego wzmacniacza: 28 nV/√Hz ⋅ 101 = 2828 nV/√Hz
- Od szumu prądowego wzmacniacza: R1||R2 ≅R1 = 1kΩ. 1kΩ ⋅ 0.6 fA/√Hz = 0.6 pV/√Hz i jeszcze razy wzmocnienie ≅ 60 pV/√Hz = 0.06 nV/√Hz.
Suma: √(40²+404²+2828²+0.06²) = 2857 nV/√Hz. Wyznaczyliśmy szum wyjściowy. Szum wejściowy wyznaczymy dzieląc przez wzmocnienie, czyli 2857 nV/√Hz / 101 = 28.3 nV/√Hz.
Jak widać, na poziom szumu w tym układzie główny wpływ ma szum napięciowy wzmacniacza. MCP6002 nie jest wzmacniaczem niskoszumnym, a low-power. Możnaby jeszcze dwukrotnie zwiększyć rezystory R1 i R2, co niewiele pogorszy charakterystykę szumową, a zmniejszy pobór prądu. Przy projektowaniu wzmacniaczy niskoszumnych należy wybrać odpowiednie układy, oraz stosować mniejsze rezystancje w układzie, aby nie pogarszać parametrów wzmacniacza.