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1、2.2放大器的噪聲系數(shù)分析和設(shè)計(jì)低噪聲放大器對(duì)于弱信號(hào)檢測(cè)是至關(guān)重要的.元件熱噪聲,散彈噪聲,接觸(1/f)噪聲,暴裂噪聲定義整體電路的噪聲特性指標(biāo),以便衡量和對(duì)比電路性能.ByTianGJ,YanshanUniv2.2放大器的噪聲系數(shù)￠2.2.1噪聲系數(shù)和噪聲因數(shù)ò噪聲系數(shù)(noisefactor)RsR放大器Lvs放大器本身輸出噪聲功率輸出總噪聲功率P+PP011F===1+放大器無(wú)噪聲時(shí)的輸出噪聲功率PP00輸入噪聲放大后輸出功率ò噪聲系數(shù)F表征放大電路在放大信號(hào)的同時(shí),又使噪聲功率放大的相對(duì)程度（放大器本身輸出噪聲相
2、對(duì)強(qiáng)度）。ByTianGJ,YanshanUniv2.2放大器的噪聲系數(shù)R￠2.2.1噪聲系數(shù)和噪聲因數(shù)sR放大器Lvò噪聲系數(shù)sPP/PPPSNR輸入端信噪比nonosisinoiF====KpPniKpPni/PsiPniKpPsiSNR0輸出端信噪比ò噪聲系數(shù)隨偏置電流、工作頻率、溫度及信號(hào)源內(nèi)阻變化。ò噪聲系數(shù)概念僅適用于線性電路，對(duì)非線性電路無(wú)意義。ByTianGJ,YanshanUniv2.2放大器的噪聲系數(shù)Rò噪聲因數(shù):sR放大器Lv用db表示的噪聲系數(shù)。sNF=10lgFò對(duì)數(shù)可以把乘法運(yùn)算轉(zhuǎn)化為加法運(yùn)算,這
3、給級(jí)聯(lián)系統(tǒng)增益的計(jì)算帶來(lái)方便。ò數(shù)學(xué)中的許多函數(shù)具有優(yōu)良的變換特性。適當(dāng)變換分析域，可以簡(jiǎn)化問題。例如傅立葉變換及拉氏變換將微分運(yùn)算化為乘法運(yùn)算，積分運(yùn)算化為除法運(yùn)算；小波變換把尺度在時(shí)間和頻率域任意伸縮；近來(lái)在圖象處理領(lǐng)域又開發(fā)出curvelet和contourelettransform。ByTianGJ,YanshanUniv2.2放大器的噪聲系數(shù)?可檢測(cè)的最小信號(hào)Pso微弱信號(hào)檢測(cè)系統(tǒng)的輸出信噪比SNR=0P必須達(dá)到一定的指標(biāo)，才能有效地從no噪聲中提取信號(hào)。上面已經(jīng)導(dǎo)出PP/PPPSNRnonosisinoiF===
4、=KPKP/PPKPSNRpnipnisinipsi0SNRPisiF==P=F?SNR?PsioniSNRPSNR0ni0可檢測(cè)的最小信號(hào)E=P=F?SNR?PsisioniByTianGJ,YanshanUniv可檢測(cè)的最小信號(hào)舉例設(shè)圖中輸入噪聲只有信號(hào)源電阻RsR熱噪聲，Rs=1k?，T=17oC，放大器Lvs等效帶寬B=1kHz，噪聲系數(shù)F=2，要求SNR=10，求系統(tǒng)O可檢測(cè)的最小信號(hào)Ei=？E=P=F?SNR?Psisioni解:P=4kTRBò噪聲系數(shù)F越大，Esi越大，檢測(cè)nis分辨率越低（實(shí)際上任意輸入都被
5、E=P=F?SNR?P同樣幅度的噪聲電平擾動(dòng)）sisioniò減小帶寬，檢測(cè)分辨率提高=F?SNR?4kTRBosò減小信號(hào)源內(nèi)阻，檢測(cè)分辨率提高≈.0566μVò降低溫度，檢測(cè)分辨率提高ByTianGJ,YanshanUniv2.2放大器的噪聲系數(shù)￠2.2.2級(jí)聯(lián)放大器的噪聲系數(shù)放大器1放大器2…放大器3Rs增益K1增益K2增益K3PiPo1Po2Pov噪聲F1噪聲F2噪聲F3sRL內(nèi)噪P1內(nèi)噪P2…內(nèi)噪P3以M=3為例,輸出噪聲功率P=KKKP+KKP+K3P2+P3Po1=K1Pi+P1o123i231PPo11PPF
6、==1+001F==KPKP1i1iKPKKKPpi123iP1=F?1PPP1=1+1+2+3KP1iK1PiK1K2PiK1K2K3PiP2P3=F?,1=F?123KPKP2i3iByTianGJ,YanshanUniv2.2放大器的噪聲系數(shù)?2.2.2級(jí)聯(lián)放大器的噪聲系數(shù)放大器1放大器2…放大器MRs增益K1增益K2增益KMPiPo1Po2Pov噪聲F1噪聲F2噪聲FMsRL內(nèi)噪P1內(nèi)噪P2…內(nèi)噪PMF?1F?123F=F++1KKK112同理,遞推得出M級(jí)放大器噪聲系數(shù)——弗里斯公式F?1F?1F?123MF=F+
7、++...+1KKKKK...K11212M?1ò各級(jí)放大器對(duì)總噪聲的影響是不同的，越是前級(jí)影響越大，第一級(jí)最大。前置放大器的器件選擇和電路設(shè)計(jì)是至關(guān)重要的。ByTianGJ,YanshanUniv
