這里是以LTspice為例看下如何進行噪聲仿真，以及相關要點。因為LTspice非常容易上手，最重要的，它是免費軟件，所以用它進行電路仿真比較常見。

仿真電路參見圖1。 噪聲仿真之前，我們首先需要確認電路是否工作正常，因為如果哪根線沒有連好，仿真軟件是不會報錯的，這樣仿真出來的結果就都是錯誤的了！ 那么噪聲仿真之前如何確認電路是否工作正常呢？答案就是利用頻域仿真，看結果是否符合預期。

其他項目仿真也是一樣的，需要確定電路是否正常再進行。比如穩定性仿真之前，可以先進行直流仿真以確認各個節點直流電平正確后，再仿真穩定性。

圖1 仿真電路舉例

根據圖1可得出電路的增益為11，1+Rf/Rg=1+10K/1K=11，大概是20dB（實測為20.08dB）。用LTspice頻域仿真時，一定要注意Vin AC=1，否則直流增益是錯誤的。這是因為我們仿真得到的只是輸出Vout，而不是增益（Gain=Vout/Vin），所以當Vin等于1時，Vout才是增益。仿真得到它的截止頻率f-3dB大概是8MHz。參見圖2和圖3。

其實這里也是挺奇怪的。因為工業上一般認為±200mV以內算小信號，可以使用增益帶寬積這些參數。1V輸入算是大信號了，需要用壓擺率才行。所以圖4中的測試條件也是特別標注了輸出范圍在2Vp-p以內。不過我也看了ADI提供的LTspice運放仿真文件，里面AC仿真輸入信號也是1V，所以這樣頻域仿真是沒問題的。

圖2 頻域仿真確認電路是否搭建正確

圖3 截止頻率帶寬大約8MHz

那么如何判定電路沒有問題呢？ 可以對照datasheet中的不同閉環增益與頻率的曲線，參見圖4。從圖中可以看到，G=＋10的時候，它的截止頻率可以粗略看到是6MHz。我們的增益為11，截止頻率大概為8MHz，相差是不多的。實際應該是增益越大帶寬越小，但圖4是對數圖，目測誤差會很大。所以可以認為電路沒有問題，可以繼續噪聲仿真了。

可能有人會問，為什么不用增益帶寬積確認呢？ 因為使用增益帶寬積算出的截止頻率，與仿真得到的相差太大了，以至于我仿真時候懷疑自己弄錯了，后來才發現圖4這條曲線。實際上AD8065數據手冊中并沒有增益帶寬積的參數，只給了G=＋1的帶寬，典型值為145MHz，如果把它當作增益帶寬積使用，那么除以增益11后得到的帶寬大概為11MHz，距離我們仿真得到的截止頻率差了37%！ADI的一些運放貌似都未給出這一參數，也就是不能使用GBW，可能開環增益并不是經過主極點后呈20dB/dec滾降的，期間還存在其他零極點，斜率變化了，所以沒有了增益帶寬積參數。

圖4 AD8065小信號在不同增益下的頻域響應

好了，確認好電路工作正常之后，終于可以噪聲仿真了。 仿真設置的參數參見圖5，這里也有要說的。 第一，每十倍頻程的數據點100就足夠了，當然更多的點數精度更高，只是仿真速度會變慢；第二，起始頻率設置到1Hz就夠了，因為前面頻域仿真得到了帶寬大概8MHz，所以可以知道該電路主要的噪聲源頭不是1/f噪聲，而是寬帶噪聲，所以仿真的開始頻率1Hz就夠了，對于結果沒啥影響。對于帶寬低的電路如20Hz，起始頻率一般設置在0.1Hz；第三，截止頻率一般要比電路截止頻率的10倍，因為并沒有理想濾波器，過了截止頻率點后，信號就完全無法通過了，它會有一個滾降的過程。

圖5 噪聲仿真參數設置

圖6 設置好噪聲仿真參數后的仿真電路

仿真結果參見圖7和圖8。其中圖9是很有用處的，我也是最近才發現軟件有這個功能。通過它可以找到主要的噪聲源頭。比如用探頭點到圖6中的R2，就會出現電阻的噪聲頻率密度曲線，10K電阻的熱噪聲剛好就是大約40nV/sqrt（Hz），結果也是這樣的。但是LTspice沒有把運放自身貢獻的噪聲源顯示出來的功能，這是比較遺憾的。

圖7 輸出噪聲頻率密度曲線

圖8 得到總輸出噪聲的RMS值

圖9 各個器件的噪聲頻率密度曲線

其實每次整理筆記都有一些收獲，可以挖到一些自己一直自以為已經掌握了，實際卻沒有的小知識點。也挺開心的，這說明時間沒有白費掉，因為對工作會有幫助。