【正文】 活性。 由于共射極組態(tài)提供的功率增益最大，這樣后級放大器的噪聲對系統(tǒng)的噪聲影響最小，而且 Ropt可以在較寬范圍內(nèi)調(diào)節(jié)， 故一般用得最多的是共射極組態(tài)。 7 負(fù)反饋與放大器的噪聲 ? 在電路設(shè)計(jì)中 ， 經(jīng)常運(yùn)用各種負(fù)反饋來改善放大器的性能 ， 例如增加穩(wěn)定性 、 穩(wěn)定工作點(diǎn) 、穩(wěn)定放大倍數(shù) 、 擴(kuò)展頻帶 ， 提高或降低輸入輸出阻抗 ， 以及減小非性線失真等等 。 ? 在放大器中引入了負(fù)反饋以后 ， 由于增加了反饋網(wǎng)絡(luò) ， 也就增加了新的噪聲源 ， 使總的輸出噪聲增加 。 使整個(gè)系統(tǒng)的噪聲系數(shù)變壞 . ? 但在設(shè)計(jì)合理的系統(tǒng)中 ， 能使變壞的程度減到最小 ， 以致可以忽略不計(jì) 。 ● 對于常用的電壓串聯(lián)負(fù)反饋 ， 即同相放大器 反饋網(wǎng)絡(luò)的兩個(gè)電阻 Rf、 Re， 如果使得 則由負(fù)反饋引起的系統(tǒng)的噪聲系數(shù)變壞的程度可以忽略不計(jì) 。 電壓放大倍數(shù)： Av=1+Rf/Re ??)||( ef RR ????????nnIE對于電壓并聯(lián)負(fù)反饋，即 反相放大器： 只要滿足 : 則負(fù)反饋網(wǎng)絡(luò)對噪聲 的影響可以忽略 . 放大倍數(shù)： Av= – Rf/R nnf IER ??8 低噪聲前放對電源的要求 任何放大器都必須采用直流電源供電，低噪聲前放也不例外。 由于低噪聲前放的性能指標(biāo)要求高，因此，對直流供電源的要求也高， 主要是要求直流穩(wěn)壓電源的穩(wěn)定度高和紋波小。 ? 由于一般的開關(guān)電源穩(wěn)定度和紋波遠(yuǎn)遠(yuǎn)達(dá)不到要求，故一般不能采用，或者只能作為初級穩(wěn)壓級。 ? 一般的線性電流（如三端穩(wěn)壓集成塊）其穩(wěn)定度只能達(dá)到 102~103，其紋波電壓為 1mV~， ? 低噪聲前放要求其供電直流穩(wěn)壓電源穩(wěn)定度高達(dá)105~106，要求紋波電壓小于 V， 故一般的線性電流也達(dá)不到要求，必須采用高精度線性直流穩(wěn)壓電源。 ? 如果采用三端穩(wěn)壓塊加多級 RC濾波，在要求不高的場合，也能滿足要求。 ? 為了避免從電源引入共模干擾，電源變壓器都必須采用屏蔽層。 9 低噪聲運(yùn)算放大器的選用 由于集成電路制造技術(shù)的不斷提高，低噪聲、低溫漂的運(yùn)放也越來越多， 因此，在低噪聲前放的設(shè)計(jì)中，可直接選用性能優(yōu)良的低噪聲運(yùn)算放大器，這可以省去許多的時(shí)間。 ① 利用低噪聲運(yùn)放的 NFRs曲線選擇運(yùn)放。 ? 對于低噪聲運(yùn)放，生產(chǎn)廠家一般會(huì)在其產(chǎn)品手冊中提供一定測試條件下的 NFRs曲線，如下便是兩例。 ? 從 NFRs曲線上可以清楚地看到，在所運(yùn)用的頻率范圍下，源電阻 Rs和 NF的關(guān)系， ? 當(dāng)源電阻為 50KΩ，頻率為 1KHz時(shí)， OP07的 NF約為 3dB， LMC662為 8dB， 兩者比較， OP07的噪聲性能好。 OP07 LMC662 NF Rs ② 利用 En、 In計(jì)算 Eni 許多生產(chǎn)廠家，只提供了噪聲的譜密度函數(shù) 、 單位分別是： 和 此時(shí)，可根據(jù)源電阻 Rs的情況， 選用 和 均小的運(yùn)放。 ? 在 Rs大的情況下， 起著比較大的作用。 ? 根據(jù)實(shí)際計(jì)算來確定 Eni從而和 Vs比較。 ? 再根據(jù) Psi/Pni（或 Vsi/Eni）的要求來決定運(yùn)放是否符合要求 fEn ?/fI n ?/ 赫芝安培 赫芝伏特fEn ?/fI n ?/fIn ?/例 1： OP07和 LMC662在 1KHz時(shí)的噪聲如下： OP07 Hz1/2 120fA Hz1/2 LMC662 22nV Hz1/2 Hz1/2 當(dāng) Rs=50KΩ ，且工作 1KHz條件下應(yīng)選哪一種運(yùn)放 ? fE n ?/ fI n ?/ 對 OP07 （在 T=290K， 1Hz帶寬下） : 2222 )( snnnsni RIEEE ???∴ 對OP07來說 分別計(jì)算如下： 22072 )()(4)(snnsopni RfIffEffK T RE ??????????231529323 )1050101 2 0(1)(110502 9 ?????????????? ??? 伏???對 LWC662（在 T=290K， 1Hz帶寬下） : 2315292 )()1022(4)( ???????? ??fK T RE sni212216216 )( ??? ?????? 伏伏 伏???2 6622 07 )()( LM CniOPni EE ?故選用 OP07. 例 2： 一光電導(dǎo)型 PbS探測器，在室溫下工作， 內(nèi)阻范圍為： 100KΩ~200KΩ， 信號的頻率范圍為： 0 ~1KHz （即 Δf =1KHz， f0=500Hz） 輸入信號 Vsi 50μV ~ 500μV， 試設(shè)計(jì)一低噪聲前置放大器， 要求： Avs≥20，等效輸入噪聲 Eni≤10μV 保證： 5?nisiEV1）首先要考慮對 PbS探測器的偏置電路 電源電壓要綜合考慮，即偏置電路的電壓和放大器的電源電壓盡量一致，以減少電源種類。 Rt RL PbS的偏置電路 2） 根據(jù)實(shí)際的源電阻來選擇有源器件 （ 注：源電阻應(yīng)包括偏置電路在內(nèi) ） 由于 PbS的室溫下的電阻值為 100K~200K， 假定采用匹配偏置： ? Rs=Rt//RL≈ 由雙極晶體管的適用范圍是從幾百 Ω 到 1兆歐， 故可以選用雙極型晶體管， 也可以選用集成運(yùn)放和結(jié)型場效應(yīng)管， 最終要查手冊選型號，購買。 tL RR 2121 ?KRR ts 100~5021 ??選擇 OP07作為有源器件，因?yàn)椋? ① OP07在源電阻為 50KΩ時(shí)， NF為 3dB， 實(shí)際源電 阻可能在 50KΩ~100 KΩ之間。 如果源電阻為 100 KΩ時(shí)， OP07的 NF可達(dá) 1dB， 比其它低噪聲運(yùn)放（經(jīng)過比較）要低， 且 OP07易于購買，價(jià)格適中。 ② 根據(jù)前面的計(jì)算，等效輸入噪聲密度： 對于 1000Hz帶寬， 等效輸入噪聲： HzVfE ni ????)( fEfE nini ???? 滿足要求。 ? 有源器件選擇原則除了噪聲要求之外，還有其它多種因素，如性能價(jià)格比， ? 這是一個(gè)多因素的選擇問題， ? 答案不止一個(gè)，也可選擇其他集成電路。 HzHzE ni / 9 伏???? V??VVE ni ?? ???同相比例放大電路， 屬于電壓串聯(lián)負(fù)反饋 放大倍數(shù) : 3）選擇電路形式，進(jìn)行參數(shù)選擇設(shè)計(jì) Rf2 Rf1 Vso + Vo 同相比例放大 + R1 Rf RP 反相比例放大 反相比例放大電路， 屬于電壓并聯(lián)負(fù)反饋 20)1( ????efsovs RRVVA? 對于電壓串聯(lián)負(fù)反饋，即同相比例放大器； 為了使反饋網(wǎng)絡(luò)所產(chǎn)生的噪聲很小，必須滿足： ????? kHzfA HznVIERRnnff 80/120/)//(21得 e19 RR f ?20)1( ????efsovs RRVVA由 ef RR 29?若取 根據(jù)不等式條件： 則 Av=30 ????????? KRRRRR RRRReefefef 8030293029//e2e取： ,12。103029 KKKR e ???KKKR 12。10e ???KKR f 29,2 9 0 ??若?。? 則： 具體電路 ： 15V Rt RL +15V 10μ + OP07 Rf2 1K Rf1 29K PbS低噪聲前置放大器 如果選擇反相比例放大器 ， 則必須滿足低噪聲條件： nnf IER ?? ???? KIERnnf 80? 這樣， Rf至少取 1MΩ ? 高阻值電阻，熱噪聲很大，也容易引入外界干擾，故不宜選用這種電路形式。 ? 模擬電路中，反相比例放大器在某些方面優(yōu)于同相比例放大器，即反相比例放大不會(huì)引入共模干擾， ? 而在低噪聲設(shè)計(jì)中，我們這里看到了同相比例放大器優(yōu)于反相比例放大器的地方。 即： 請看下一節(jié)