通過(guò)使用并聯(lián)放大器技術(shù)改善信噪比性能

處理低幅度信號(hào)可能具有挑戰(zhàn)性。為了區(qū)分低電平信號(hào)和周圍電路產(chǎn)生的噪聲，我們通常使用增益來(lái)放大噪聲基底以上的信號(hào)。但是，標(biāo)準(zhǔn)放大器配置將輸入信號(hào)，輸入噪聲和放大器的噪聲貢獻(xiàn)乘以放大器的增益。因此，當(dāng)輸入信號(hào)的幅度變大時(shí)，輸入噪聲和放大器增加的噪聲也會(huì)變大，導(dǎo)致信噪比（SNR）沒(méi)有改善。

使用放大器的方法不僅可以增加信號(hào)幅度，還可以很好地提高信噪比。這種方法的關(guān)鍵是在求和配置中使用放大器，同時(shí)了解相關(guān)和不相關(guān)信號(hào)之間的差異。在求和配置中，由于我們對(duì)兩個(gè)相關(guān)噪聲源（放大器噪聲）求和，放大器噪聲隨著√ 2 而增加，而相關(guān)輸入信號(hào)幅度增加2.這個(gè)原理可以擴(kuò)展到N個(gè)放大器用于顯著改善SNR。

數(shù)學(xué)上，單個(gè)放大器具有輸入信號(hào)S IN 和增益G，總組合輸入信號(hào)由信號(hào)給出（S IN ）加上輸入端的任何外部產(chǎn)生的噪聲（N IN ）;這寫(xiě)為S IN + N IN 。輸出包括輸出信號(hào)（S OUT ）加上總輸出噪聲（N OUT ）;這些可寫(xiě)為S OUT = S IN * G和N OUT = N IN * G + N AMPL1 ，其中N AMPL1 是由放大器本身引起的輸出參考噪聲。

通過(guò)除以輸出RMS信號(hào)功率計(jì)算SNR通過(guò)輸出RMS噪聲功率。這就是：

SNR（一個(gè)放大器）=（S OUT ） 2 /（N OUT ） 2 =（S IN * G） 2 /（（N IN * G） 2 < / sup> + N AMPL1 2 ）

假設(shè)外部噪聲輸入功率最小（為簡(jiǎn)單起見(jiàn)）將等式減少為（S IN * G） 2 / N AMPL1 2 。

現(xiàn)在，并聯(lián)第二個(gè)放大器會(huì)使RMS信號(hào)功率增加2倍，但只會(huì)使RMS放大器噪聲增加√ 2 ，因?yàn)榉糯笃髟黾恿瞬幌嚓P(guān)的噪聲。因此，我們獲得的噪聲不是噪聲加倍（N AMPL1 加上N AMPL2 ），我們得到的噪聲為 2 * N AMPL 。

兩個(gè)并聯(lián)放大器的SNR計(jì)算：

SNR（兩個(gè)放大器）=（2S IN * G）< sup> 2 /（（2N IN * G） 2 +（√ 2 （（N AMPL1 ） 2 +（N AMPL2 ） 2 ）））=（2S IN * G） 2 /（（2N IN * G） 2 +（√ 2 N AMPL ） 2 ）=（S IN * G） 2 /（（N IN * G） 2 + 0.5 *（N AMPL 2 ））。

再次，假設(shè)外部輸入噪聲功率最小，則將其減少到（S < sub> IN * G） 2 /（0.5 *（N AMPL 2 ））

并聯(lián)放大器的好處是提高了SNR和降低了電壓噪聲密度。對(duì)于并聯(lián)的Namplifier，放大器噪聲功率降低N，輸入?yún)⒖茧妷涸肼暶芏冉档汀?N 。換句話說(shuō)，每次放大器數(shù)量加倍時(shí)，放大器噪聲功率降低2，放大器輸入?yún)⒖茧妷涸肼暶芏冉档汀?2 。請(qǐng)注意，并聯(lián)放大器只能減少放大器增加的不相關(guān)噪聲;它不能降低由于其他外部噪聲源（例如電阻器，傳感器，其他信號(hào)調(diào)理元件等）引起的噪聲。在上面的兩個(gè)并聯(lián)放大器電路中，LT6020的輸入電壓噪聲密度從45nV /√ Hz < / span>至32nV /√ Hz

下面的電路顯示了LT1028的電流為0.85nV /√ Hz的N個(gè)放大器的輸入噪聲密度是如何降低的span>噪聲密度，精密放大器。

并聯(lián)放大器技術(shù)可以擴(kuò)展到復(fù)合放大器設(shè)計(jì)，其中兩個(gè)放大器各自為電路提供獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)。這方面的一個(gè)例子被發(fā)現(xiàn)在設(shè)計(jì)說(shuō)明241中;電路如下所示。這里，兩個(gè)LT1806用于提供低失真，高輸出驅(qū)動(dòng)電路解決方案;一個(gè)放大器提供50歐姆電纜驅(qū)動(dòng)能力，而另一個(gè)提供精度。

使用并聯(lián)放大器的另一個(gè)好處是減少了輸出失調(diào)誤差.Sinc e偏移誤差不相關(guān)，因?yàn)樵黾恿烁嗟姆糯笃鳎普`差的分布將向中心值移動(dòng)，這樣當(dāng)考慮所有器件時(shí)的凈值將接近典型的平均值。

在計(jì)算噪聲時(shí)，請(qǐng)記住電流噪聲，電阻噪聲（反饋電阻，源阻抗等）和外部噪聲都必須考慮在內(nèi)。并聯(lián)使用放大器的一個(gè)后果是電流噪聲增加。其他權(quán)衡包括成本和組件數(shù)量。然而，這些通?？梢酝ㄟ^(guò)使用并聯(lián)放大器技術(shù)獲得的改進(jìn)性能來(lái)證明。