2-2放大器的噪声系数.pdf

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1、2.2放大器的噪声系数分析和设计低噪声放大器对于弱信号检测是至关重要的.元件热噪声,散弹噪声,接触(1/f)噪声,暴裂噪声定义整体电路的噪声特性指标,以便衡量和对比电路性能.ByTianGJ,YanshanUniv2.2放大器的噪声系数¢2.2.1噪声系数和噪声因数ò噪声系数(noisefactor)RsR放大器Lvs放大器本身输出噪声功率输出总噪声功率P+PP011F===1+放大器无噪声时的输出噪声功率PP00输入噪声放大后输出功率ò噪声系数F表征放大电路在放大信号的同时,又使噪声功率放大的相对程度（放大器本身输出噪声相

2、对强度）。ByTianGJ,YanshanUniv2.2放大器的噪声系数R¢2.2.1噪声系数和噪声因数sR放大器Lvò噪声系数sPP/PPPSNR输入端信噪比nonosisinoiF====KpPniKpPni/PsiPniKpPsiSNR0输出端信噪比ò噪声系数随偏置电流、工作频率、温度及信号源内阻变化。ò噪声系数概念仅适用于线性电路，对非线性电路无意义。ByTianGJ,YanshanUniv2.2放大器的噪声系数Rò噪声因数:sR放大器Lv用db表示的噪声系数。sNF=10lgFò对数可以把乘法运算转化为加法运算,这

3、给级联系统增益的计算带来方便。ò数学中的许多函数具有优良的变换特性。适当变换分析域，可以简化问题。例如傅立叶变换及拉氏变换将微分运算化为乘法运算，积分运算化为除法运算；小波变换把尺度在时间和频率域任意伸缩；近来在图象处理领域又开发出curvelet和contourelettransform。ByTianGJ,YanshanUniv2.2放大器的噪声系数•可检测的最小信号Pso微弱信号检测系统的输出信噪比SNR=0P必须达到一定的指标，才能有效地从no噪声中提取信号。上面已经导出PP/PPPSNRnonosisinoiF===

4、=KPKP/PPKPSNRpnipnisinipsi0SNRPisiF==P=F•SNR•PsioniSNRPSNR0ni0可检测的最小信号E=P=F•SNR•PsisioniByTianGJ,YanshanUniv可检测的最小信号举例设图中输入噪声只有信号源电阻RsR热噪声，Rs=1kΩ，T=17ºC，放大器Lvs等效带宽B=1kHz，噪声系数F=2，要求SNR=10，求系统O可检测的最小信号Ei=？E=P=F•SNR•Psisioni解:P=4kTRBò噪声系数F越大，Esi越大，检测nis分辨率越低（实际上任意输入都被

5、E=P=F•SNR•P同样幅度的噪声电平扰动）sisioniò减小带宽，检测分辨率提高=F•SNR•4kTRBosò减小信号源内阻，检测分辨率提高≈.0566μVò降低温度，检测分辨率提高ByTianGJ,YanshanUniv2.2放大器的噪声系数¢2.2.2级联放大器的噪声系数放大器1放大器2…放大器3Rs增益K1增益K2增益K3PiPo1Po2Pov噪声F1噪声F2噪声F3sRL内噪P1内噪P2…内噪P3以M=3为例,输出噪声功率P=KKKP+KKP+K3P2+P3Po1=K1Pi+P1o123i231PPo11PPF

6、==1+001F==KPKP1i1iKPKKKPpi123iP1=F−1PPP1=1+1+2+3KP1iK1PiK1K2PiK1K2K3PiP2P3=F−,1=F−123KPKP2i3iByTianGJ,YanshanUniv2.2放大器的噪声系数•2.2.2级联放大器的噪声系数放大器1放大器2…放大器MRs增益K1增益K2增益KMPiPo1Po2Pov噪声F1噪声F2噪声FMsRL内噪P1内噪P2…内噪PMF−1F−123F=F++1KKK112同理,递推得出M级放大器噪声系数——弗里斯公式F−1F−1F−123MF=F+

7、++...+1KKKKK...K11212M−1ò各级放大器对总噪声的影响是不同的，越是前级影响越大，第一级最大。前置放大器的器件选择和电路设计是至关重要的。ByTianGJ,YanshanUniv