用自动归零噪声滤波器降低仪表放大器的输出噪声

本文给出的测试结果采用的是固定增益为100 的MAX4209H，器件的信号带宽为7.5kHz， fC 约为45kHz。由放置在放大器OUT 和FB 引脚间的外置电容(C)和内部电阻(R2)并联构 成一阶低通滤波器，滤波器的极点由C 和R2 决定，MAX4209H 内部的R2 是99kΩ，图4 为噪声测量电路。

图4. MAX4209 噪声测量电路

图5 和图6 为输入参考噪声曲线，包括三种不同测量：没有外部电容C、C = 1nF 和C = 10nF 的情况。没有电容C 时，-3dB 带宽仅受限于MAX4209H (信号带宽为7.5kHz)。

图5. 无反馈电容、电容等于1nF 和10nF 时，MAX4209H 输入参考噪声密度曲线

图6. 无反馈电容、电容等于1nF 和10nF 时，MAX4209H 输入参考噪声的RMS 值

设计人员需要根据具体应用在所要求的噪声抑制和信号带宽限制之间进行折衷。下表归 纳了没有外接电容、C = 1nF 和C = 10nF 条件下的折衷选择。

有些应用中，如果对噪声抑制有更高要求，可以采用比反馈电容更多的外部滤波元件， 在放大器输出端连接一个简单的RC 低通滤波器可以提供更高的噪声衰减。图7 和图8 给出了用RL = 39Ω、CL = 760nF 作为输出低通滤波器时的输入参考噪声曲线。对应这 些元件值，RC 滤波器的极点在5kHz 附近，在45kHz 自动归零频率fC 处提供大约18dB 的衰减。

图7. 外接RC 输出滤波器和不同反馈电容情况下，MAX4209H 的输入参考噪声密度曲线

图8. 外接RC 输出滤波器和不同反馈电容情况下，MAX4209H 输入参考噪声的RMS 值

结论

对于高共模电压下放大微弱输入信号的应用，仪表放大器必须保持极低的失调电压、漂 移和极高的增益精度以及高CMRR。自动归零的间接电流反馈放大器能够满 足这些性能 需求，但会增大输出噪声。本文通过一个非常简单的方法(即增加一个外置电容或最多3 个外置元件)，可有效降低间接电流反馈放大器MAX4209 的噪声。