¿Por qué usar LNA en un generador de ruido?

En esta nota de Maxim, el ruido de avalancha de un diodo zener se amplifica mediante dos LNA en cascada (amplificadores de bajo ruido):

Puedes adivinar cuál es mi pregunta: ¿por qué usar amplificadores de bajo ruido si quieres ruido en primer lugar? ¿Los opamps ordinarios no producen ruido blanco?

La mayoría del ruido en opamps, como el ruido térmico y el ruido de Schottky ( ruido de "disparo") es blanco , es decir, tiene un espectro plano, pero por ejemplo el ruido de parpadeo (también conocido como ruido 1 / f) no lo es. El MAX2650 tendrá menos ruido en general , tanto en blanco como en color.

Pero incluso si el ruido general es cercano al blanco, puede haber otras razones para no elegir un opamp, y no siempre son técnicas.
Las notas de aplicación de los fabricantes no son solo para ofrecer un servicio al cliente . También son / principalmente un vehículo de promoción , para colocar los productos del fabricante en los focos. Tal vez los chicos de marketing de Maxim pensaron que el MAX2650 no recibió suficiente atención.

lecturas adicionales :
este documento de TI le brinda más información sobre el ruido en amplificadores operacionales.

No hay garantía de que haya una respuesta totalmente buena. Es una "idea de diseño" y parece que puede haberse basado en una idea de circuito de revista. No se garantiza que el razonamiento del diseñador sea sagrado

PERO

El objetivo es utilizar una fuente de ruido que, en la medida de lo posible, proporcione un ruido verdaderamente aleatorio. Él nota que

• Dentro de este rango de corriente de fuente, la potencia de ruido varía de manera bastante aleatoria dentro de ± 1dB. Parece que en los fenómenos de descomposición del diodo zener, el ruido de avalancha domina sobre otras fuentes de ruido, como el ruido de disparo (que es proporcional a la corriente), el ruido de parpadeo y el ruido térmico.

Un amplificador operacional no tendrá el ruido de avalancha como fuente de ruido dominante.

Su figura 2 (copiada a continuación) hace aún más el punto.

• La curva inferior es la salida del sistema con todo apagado.
• La curva media (amplitud creciente con frecuencia creciente) es el sistema con potencia en los opamps pero no en el zener.
• La curva superior (amplitud descendente con frecuencia creciente) es la salida con fuente de ruido zener activa.

Podría decirse que el mejor resultado se obtiene con todo apagado, pero la amplitud es 46 dB + más baja que el resultado final, y la fuente está mal definida (en el mejor de los casos).

La curva solo del amplificador operacional es tan plana en general como el resultado final (pero con pendiente opuesta) pero tiene mucha más variación en puntos seleccionados y algunas excursiones muy importantes (5 o más picos de 15 dB +, muchos más de 5 dB + y un gran grado de variabilidad general Apenas una indicación de una fuente genuina de ruido blanco.

La curva final está mucho más cerca del plano general, aparte de una magnitud generalmente decreciente con una frecuencia que podría compensarse fácilmente. En particular, hay una serie de picos menores (rango de 2 a 5 dB) en una serie de frecuencias que corresponden exactamente a los picos principales en la respuesta de amplificador operacional solamente. Esto indica que son atributos del sistema básico y no de la fuente zener y que son las deficiencias de salida de ruido del amplificador básico las que limitan el rendimiento general, un buen indicador de que los dispositivos de bajo ruido están justificados.

Dicho esto, el pico pronunciado a aproximadamente 1.3 divisiones de 1 MHz, que da un pico de aproximadamente 20 dB en el gráfico de solo amplificador operacional y un pico de 10 dB en el gráfico final sugiere una fuente de ruido externo de cierta magnitud. La frecuencia es aproximadamente 1.3 / 4 = 0.325 del camino de 1 a 10 MHz en una escala logarítmica ~~~ = 2.1 MHZ. Esta puede ser una frecuencia IF en el equipo de prueba (1.6 MHz?). De manera similar, los picos de rango estrecho de alta magnitud en el rango de amplificador operacional de 20 Mhz - 80 MHz solo sugieren un sistema de medición o respuestas espurias del amplificador operacional.

Curiosamente, el cambio repentino en la respuesta del amplificador operacional solo en el rango de 80 a 100 MHz con pocos picos de ruido y una amplia variabilidad general no se refleja en ninguna parte en la misma medida en la salida final.

En general , parece que el ruido del amplificador operacional es un factor importante en la no idealidad del resultado final. Si los "errores" observados en la respuesta del amplificador operacional se restasen del resultado final, se produciría una fuente de ruido muy superior. Como esto es cierto con amplificadores operacionales de bajo ruido, parece probable que los dispositivos de mayor ruido hubieran producido un resultado aún peor.

podrían haber usado cualquier amplificador operacional para hacer el trabajo. El ruido generado por el diodo es tan alto que ingresa al primer amplificador operacional (~ 40dB por encima del ruido térmico) que la relación señal / ruido (aquí, el ruido deseado) a ruido ya está firmemente establecida, y ninguna opción de amplificador operacional va a cambiar o colorearlo.