Pourquoi utiliser des LNA dans un générateur de bruit?

Dans cette note Maxim, le bruit d'avalanche d'une diode Zener est amplifié par deux LNA en cascade (amplificateurs à faible bruit):

Vous pouvez deviner quelle est ma question: pourquoi utiliser des amplificateurs à faible bruit si vous voulez du bruit en premier lieu? Les opamps ordinaires ne produisent-ils pas de bruit blanc?

La plupart du bruit dans les amplis-op, comme le bruit thermique et le bruit de Schottky ( bruit de "tir") est blanc , c'est-à-dire a un spectre plat, mais par exemple le bruit de scintillement (aka bruit 1 / f) ne l'est pas. Le MAX2650 aura un bruit global plus faible , à la fois blanc et coloré.

Mais même si le bruit global est proche du blanc, il peut y avoir d' autres raisons de ne pas choisir un ampli op, et ils ne sont pas toujours techniques.
Les notes d'application des fabricants ne visent pas seulement à offrir un service au client . C'est aussi / principalement un véhicule de promotion , pour mettre les produits du constructeur à l'honneur. Peut-être que les spécialistes du marketing chez Maxim pensaient que le MAX2650 n'avait pas suffisamment attiré l'attention.

Lectures complémentaires :
Ce document TI vous en dit plus sur le bruit dans les amplificateurs opérationnels.

Il n'y a aucune garantie qu'il existe une réponse totalement bonne. C'est une "idée de conception" et il semble qu'elle ait pu être basée sur une idée de circuit de magazine. Le raisonnement du créateur n'est pas garanti d'être un écrit saint

MAIS

Le but est d'utiliser une source de bruit qui fournit autant que possible un bruit vraiment aléatoire. Il note que

• Dans cette plage de courant source, la puissance de bruit varie de façon assez aléatoire à ± 1 dB. Il semble que dans les phénomènes de dégradation des diodes zener, le bruit d'avalanche domine sur les autres sources de bruit, comme le bruit de grenaille (qui est proportionnel au courant), le bruit de scintillement et le bruit thermique.

Un ampli op n'aura pas de bruit d'avalanche comme source de bruit dominante.

Sa figure 2 (copiée ci-dessous) le souligne davantage.

• La courbe inférieure correspond à la sortie du système hors tension.
• La courbe du milieu (amplitude croissante avec une fréquence croissante) est le système avec la puissance sur les amplis-op mais pas sur le zener.
• La courbe supérieure (amplitude décroissante avec l'augmentation de la fréquence) est la sortie avec la source de bruit zener active.

On peut dire que le meilleur résultat est donné avec toute l'alimentation hors tension, mais l'amplitude est de 46 dB + inférieure au résultat final, et la source est mal définie (au mieux).

La courbe uniquement de l'ampli op est aussi plate dans l'ensemble que le résultat final (mais avec une pente opposée) mais présente beaucoup plus de variations aux points sélectionnés et quelques excursions très importantes (environ 5 pointes de 15 dB +, beaucoup plus de 5 dB + et une grande degré de variabilité générale Indique à peine une véritable source de bruit blanc.

La courbe finale est globalement beaucoup plus proche du plat, à part une amplitude généralement décroissante avec une fréquence qui pourrait être facilement compensée. Il y a notamment un certain nombre de pics mineurs (plage de 2 à 5 dB) à un certain nombre de fréquences qui correspondent exactement aux pics majeurs dans la réponse uniquement de l'ampli op. Cela indique que ce sont des attributs du système de base et non de la source zener et que ce sont les défauts de sortie de bruit de l'amplificateur de base qui limitent les performances globales - un bon indicateur que les dispositifs à faible bruit sont justifiés.

Cela dit, le pic prononcé à environ 1,3 division de 1 MHz, ce qui donne un pic d'environ 20 dB dans le tracé uniquement de l'ampli opérationnel et un pic de 10 dB dans le tracé final suggère une source de bruit externe d'une certaine ampleur. La fréquence est d'environ 1,3 / 4 = 0,325 du trajet de 1 à 10 MHz sur une échelle logarithmique ~~~ = 2,1 MHz. Il peut s'agir d'une fréquence IF dans l'équipement de test (1,6 MHz?). De même, les pics de plage étroite de grande amplitude dans la plage des amplificateurs opérationnels de 20 MHz à 80 MHz uniquement suggèrent des réponses parasites du système de mesure ou des amplificateurs opérationnels.

Fait intéressant, le changement soudain de la réponse de l'ampli-op uniquement dans la gamme 80-100 MHz avec quelques pics de bruit et une grande variabilité générale ne se reflète pas dans la même mesure dans la sortie finale.

Dans l'ensemble, il semble que le bruit de l'ampli op soit un facteur majeur dans la non-idéalité du résultat final. Si les "erreurs" observées dans la réponse de l'ampli op étaient soustraites du résultat final, une source de bruit bien supérieure serait produite. Comme cela est vrai avec des amplificateurs opérationnels à faible bruit, il semble probable que des dispositifs à bruit plus élevé auraient produit un résultat encore pire.

ils auraient pu utiliser n'importe quel ampli op pour faire le travail. Le bruit généré par la diode est si élevé en entrant dans le premier ampli op (~ 40 dB au-dessus du bruit thermique) que le rapport "signal" (ici, le bruit souhaité) sur bruit est déjà fermement établi, et aucun choix d'ampli op ne va changer ou coloriez-le.