Перейти к содержанию

Сколько шумит микрофонный предусилитель на NE5532 с усилением 100?

Обновлено Редакция GAW

Для расчёта шума все источники приводят ко входу (RTI) и складывают квадратично, а потом умножают на шумовое усиление каскада. Возьмём неинвертирующий каскад: Rf = 10 кОм, Rg = 100 Ом, усиление 1 + Rf/Rg = 101, источник — динамический микрофон 600 Ом, полоса 20 Гц — 20 кГц.

Источники шума (наш расчёт, T = 300 K, плотности на 1 кГц)

ИсточникФормулаПлотность, нВ/√Гц
Шум напряжения NE5532из даташита5,00
Тепловой шум источника 600 Ом4kTR\sqrt{4kTR}3,15
Шум тока на 600 Ом0,7 пА · 6000,42
Тепловой шум Rf ∥ Rg ≈ 99 Ом4kTR\sqrt{4kTR}1,28
Суммаквадратично6,06
en=5,002+3,152+0,422+1,282≈6,1 нВ/Гцe_n = \sqrt{5{,}00^2 + 3{,}15^2 + 0{,}42^2 + 1{,}28^2} \approx 6{,}1\ \text{нВ}/\sqrt{\text{Гц}}

В полосе 20 кГц ко входу приведено 6,06⋅20 000≈0,866{,}06 \cdot \sqrt{20\,000} \approx 0{,}86 мкВ, на выходе — 0,86 · 101 ≈ 87 мкВ (среднеквадратичное значение). Шум одного источника 600 Ом дал бы на выходе 45 мкВ, так что каскад добавляет к неустранимому шуму микрофона меньше, чем вдвое.

Формула теплового шума и таблица значений — в словаре на странице «Тепловой шум», что такое спектральная плотность шума, объясняет отдельная статья, а теория с примерами — в статье «Шум в электронике». Параметры ОУ сравниваются на странице «NE5532 и TL072».

Похожие вопросы

Что изменится с высокоомным источником, например 10 кОм?

Растут два слагаемых: тепловой шум источника — до 12,9 нВ/√Гц, и шум тока на нём — 0,7 пА/√Гц × 10 кОм = 7 нВ/√Гц, уже больше собственного шума напряжения NE5532. Сумма — около 15,5 нВ/√Гц (наш расчёт). Чем выше сопротивление источника, тем важнее малый шум тока ОУ, а не шум напряжения.

Можно ли уменьшить шум, уменьшив резисторы обратной связи?

Только их собственный вклад: при Rg = 100 Ом он и так около 1,3 нВ/√Гц. Тепловой шум источника на входе усилитель не уберёт — он приходит вместе с сигналом, и каскад лишь не должен добавлять заметно больше.

Почему расчёт по шуму на 1 кГц, а не по всей полосе?

Это приближение: ниже нескольких сотен герц шум ОУ растёт — у NE5532 на 30 Гц уже 8 нВ/√Гц вместо 5. Для звуковой полосы 20 кГц большая часть шумовой мощности приходится на высокие частоты, поэтому оценка по 1 кГц близка к реальности, но немного занижена.

Источники

  1. Texas Instruments. NE5532, NE5532A, SA5532, SA5532A Dual Low-Noise Operational Amplifiers, SLOS075K (revised December 2025) — электрические характеристики при ±15 В, 25 °C: эквивалентный входной шум напряжения 8 нВ/√Гц на 30 Гц и 5 нВ/√Гц на 1 кГц; шум тока 2,7 пА/√Гц на 30 Гц и 0,7 пА/√Гц на 1 кГц
  2. Texas Instruments. Noise Analysis in Operational Amplifier Circuits, SLVA043B — тепловой шум резистора e² = 4kTR·df, k = 1,38 × 10⁻²³ Дж/К; некоррелированные источники шума складываются квадратично; шум токового источника на сопротивлении — i·R

Нашли ошибку?

Смотрите также