【正文】 :35. [9]康光華 .電子技術(shù)基礎(chǔ)模擬部分 .北京 :高等教育出版社 ,2020,第五版 [10]Behzad CMOS 集成電路設(shè)計(jì) .西安 :西安交通大學(xué)出版社 ,2020,第 一版 :8488. [11] .場效應(yīng)晶體管電路設(shè)計(jì) .北京 :人民郵電出版社 ,1988,第一版 . [12]汪建民 PSpice 電路設(shè)計(jì)與應(yīng)用 .北京 :國防工業(yè)出版社 ,2020,第一版 :18,172200． [13]魏雄 . 和 實(shí)用教程 .北京 :國防工業(yè)出版社 ,2020,第一版 :13. [14]胡果毅 .差動放大器的計(jì)算 .南昌水專學(xué)報 ,1995,14（ 1） :6568． [15]張永軍 .超低噪聲前置放大器設(shè)計(jì)中的幾個問題 .石油儀器 ,（ 3） :2022. 致謝 第 19 頁 共 19 頁 致謝 我首先要感謝的是我的導(dǎo)師李林副教授！本文從選題到完成 ,都是在李林老師的悉心指導(dǎo)下進(jìn)行的 ,他給了我很多建議 ,并為本文的紕漏及時作了修改。 (1)場效應(yīng)管的選取 在第一級放大電路中，采用的是結(jié)型場效應(yīng)管，還可以考慮用金屬 氧化物 半導(dǎo)體場效應(yīng)管，它能大幅提高輸入電阻，減小前級電路對放大電路的影響。低噪聲前置放大器是通信及測量儀器中關(guān)鍵部件之一，在微波通信、衛(wèi)星地面接收、衛(wèi)星遙感、相控雷達(dá)、 0PS(全球定位系統(tǒng) )接收機(jī)等當(dāng)代信息系統(tǒng)中都有著重要的應(yīng)用。而且我們通過輸出波形可以看出輸出波形的失真度非常小。 圖 14 二級放大波形 電路輸入信號是頻率為 1MHz，振幅為 10mV 的正弦波。通過示波器我們可以看出輸出波形完全是雜亂的沖擊信號。 (3)由正相輸入端加入電壓源。由于 BI ， ioI ， ioV 的影響，使 [2]運(yùn)算放大器的輸出在無輸入下無法得到真正低噪聲前置放大器的設(shè)計(jì) 第 14 頁 共 19 頁 的零點(diǎn)。 根據(jù)公式有 3 4 1 24 4 2 2( ) ( 1 ) ( )3 3 1O R R RV V V V VR R R? ? ? ? ? ? ? (21) 現(xiàn)在要求1220OVVV?? ，并且第一級電路是單端輸出，則應(yīng)使 2V 等于前級差分放大后低噪聲前置放大器的設(shè)計(jì) 第 13 頁 共 19 頁 的信號，而 1V? 0V。在集成芯片 AD847JN 中，只有一個運(yùn)放，作為儀表放大器的第二級，作為圖 11 中的 A3。但為了進(jìn)一部提高電路性能，應(yīng)嚴(yán)格挑選低噪聲前置放大器的設(shè)計(jì) 第 12 頁 共 19 頁 幾個外接電阻 R1， R2， R3 和 R4。另外，儀表放大器還可以用作記錄器的前置放大器、多路緩沖器、電流傳感器、伺服誤差放大器，以及過程控制和數(shù)據(jù)獲取系統(tǒng)中的信號調(diào)節(jié)器 ［１５］ 。理想的儀表放大器只放大兩輸入信號的差值，因而兩輸入端之間及每個輸入端對地之間均有極高的阻抗。 VOA ， ir ， or 三個參數(shù)的值是由運(yùn)放內(nèi)部電路所確定的。理想的儀表放大器脂肪大兩輸入信號的差值，因而兩輸入端之間及每個輸入端對地之間均有極高 的阻抗。一次可以用一個包含輸入端口，輸出端口和供電電源端口 的電路模型來表示。 低噪聲前置放大器的設(shè)計(jì) 第 9 頁 共 19 頁 2 N 5 0 8 7R15 6 .2 KR21 4 .7 KC14 7 0 u F1 2 V DC2 N 5 0 8 7C25pR32 6 0R42K1 2 V DCC33 3 uR53 3 K 圖 8 三極管放大電路 R11 0 MR232R36KR44 8 KR51 0 MR71 4 .7 KR832R96KR 1 01 5 KR 1 12 6 0R 1 26 8 0R 1 35 6 .2 KR 1 42K3 3 K3 3 KR 1 61 5 KD1D2D3 D4C51uC84 7 0 UC 1 31UC 1 43 3 UC 1 51uI1Q 3 : AQ 3 : BQ 4 : AQ2Q5V C CC15 ( 1 )C14 ( 2 )VEE1 圖 9 第一級放大電路 第二級放大電路的設(shè)計(jì) 運(yùn)算放大器的簡介 通過第一級差分放大電路放大的信號進(jìn)入第二級放大電路。差分放大電信號相位與原信號相差一個 ? ，因此通過共射極放大電路將信號相位在翻轉(zhuǎn)一個? ?，F(xiàn)在取 Di? 43mA，則總電流為 86mA， 所以分壓電阻 6 70086UVR I m A? ? ? ?分 壓 現(xiàn)在用 FET 組成我們第一級放大電路的共源電路 7。由于場效應(yīng)管柵源之間處于絕緣或者反向偏置，所以輸入電阻很高。差分電路可以抑制零點(diǎn)漂移和 共模信號，放大信號。但如果加大信號的話，則二極管導(dǎo)通，相當(dāng)于在電路上串聯(lián)一個很小的電阻，使得電流直接從二極管流到地，大信號無法進(jìn)入后繼電路，從而保護(hù)芯片，以防止芯片燒毀。而本次的低噪聲前置放大器將有兩級電路構(gòu)成，其中第一級就是差分放大電路。圖 3 所示為 N 溝道的 JFET。根據(jù)結(jié)構(gòu)不同，場效應(yīng)管可以分為兩大類：結(jié)型場效應(yīng)管 (JFET)和金屬 氧化物 半導(dǎo)體場效應(yīng)管 (MOSFET)。 當(dāng)集電極兩端空載時 差模電壓增益 1OVD id beV RA Vr?? ? ? (1) 共模電壓增益 0vcA ? (2) 共模抑制比 VDCMRVCAK A? (3) 當(dāng)集電極兩端接入負(fù)載電阻 R2 時 差模電壓增益 2vd beRA r??? (4) 共模電壓增益 0vcA ? (5) VDCMRVCAK A?低噪聲前置放大器的設(shè)計(jì) 第 4 頁 共 19 頁 共模抑制比 0CMRK ? (6) 單端輸入情況基本一樣，僅是差模電壓增益是雙端輸入的一半在電路完全對稱，雙端輸入，雙端輸出 ［７］ 的情況下，圖 1 所示的電路與單邊電路的電壓增益相等。還有很多很多這樣的例子，這里就不再一一列舉。 前置放大器作為接受 設(shè)備中重要的一環(huán)正朝高速度，甚低噪聲，高靈敏度，寬頻帶方向發(fā)展。而 LSI公司日前推出 PA8800 前置放大器采用 LSI第二代硅鍺 (SiGe)工藝制造成，不僅提 供，而且其功耗比面向同一市場領(lǐng)域的前代產(chǎn)品降低了近30%。隨著光刻技術(shù)和器件工藝 [３ ]水平的不斷提高，近十年來，硅工藝晶體管的工作頻率已經(jīng)能夠達(dá)到數(shù)十 GHz以上。隨著微電子技術(shù)不斷發(fā)展，在設(shè)計(jì)前置放大器電路的時候，選用低噪聲的器件和芯片成為一種重要的趨勢。如果放大器的噪聲系數(shù)降低，接 受機(jī)的噪聲系數(shù)也會減小，信噪比得到改善，系統(tǒng)的靈敏度得到提高。該放大器在 1MHz 帶寬范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)對弱信號的 1000 倍放大 ，同時抑制噪聲，實(shí)現(xiàn)了設(shè)計(jì)要求。設(shè)計(jì)的主體電路部分由兩級放大電路構(gòu)成，第一級是利用場效應(yīng)管組成的差分放大電路，對輸入信號進(jìn)行處理，包括濾除噪聲，放大信號，同時考慮對電路元件的保護(hù)措施。 評審意見 ： 指導(dǎo)教師簽名： 評定成績（百分制）： _______分 IX 長江大學(xué)畢業(yè)論文 (設(shè)計(jì) )評閱教師評語 學(xué)生姓名 徐偉 專業(yè)班級 應(yīng)物 10602 班 畢業(yè)論文 (設(shè)計(jì) )題目 低噪聲前置放大器的設(shè)計(jì) 評閱教師 職 稱 評閱日期 評閱參考內(nèi)容： 畢業(yè)論文 (設(shè)計(jì) )的研究內(nèi)容、研究方法及研究結(jié)果， 難度及工作量，質(zhì)量和水平， 存在的主要 問題與 不足。 ( 2) 建立第二級放大電路模型，其中第二級放大電路采用集成運(yùn)放。在完整電路的基礎(chǔ)上對設(shè)計(jì)電路進(jìn)行仿真，最終實(shí)現(xiàn)了在 1MHZ 帶寬的基礎(chǔ)上完成 1000 倍的信號放大，輸入噪聲在納伏量級。隨著集成電路技術(shù)設(shè)計(jì)的完善和器件制作工藝的不斷革新，將會有越來越多的性能優(yōu)越的前置放大器出現(xiàn)。這種放大器的品質(zhì)因素是 31025W/Hz，這比其他公司報道的放大器噪聲差不多小了兩個數(shù)量級。在工作頻率和信源內(nèi)阻均給定的情況下，噪聲系數(shù)也和晶體管直流工作點(diǎn)有關(guān)。以美國 Sirenza微波器件公司的產(chǎn)品為例。由系統(tǒng)天線饋入的無線信號，在處理之前必須進(jìn)行放大。 本文通過設(shè)計(jì)的不同的低噪聲前置放大器進(jìn)行對比，分析，總結(jié)。所以前置放大器的設(shè)計(jì)對接收機(jī)是至關(guān)重要的，它的好壞將直接影響接收機(jī)的靈敏度。包括元器件的選擇、器件參數(shù)的計(jì)算、電路的供電電源的設(shè)計(jì)。 掌握電路中各種噪聲產(chǎn)生的機(jī)理，噪聲的計(jì)算方法。完成開題報告和外文資料翻譯。 5．畢業(yè)論文 (設(shè)計(jì) )的目標(biāo)及具體要求 II 完成電路的完整設(shè)計(jì)，理論計(jì)算及仿真。如果在接受系統(tǒng)的前端連接高性能的低噪聲放大器，在低噪聲放大器的增益滿足要求的情況下，就能夠抑制后級電路的噪聲，則整個系統(tǒng)的噪聲取決于放大器的噪聲。因此要求放大器必須具有噪聲小，信噪 比高的特點(diǎn) 。 三、閱讀的主要參考文獻(xiàn)及資料名稱 [1]康華光 .電子技術(shù)基礎(chǔ)模擬部分 [M].北京 :高等教育出版社 ,2020,第五版 . 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