【正文】 且要求 Vsi/Eni10的條件下，應(yīng)該選擇 2號放大器。 故壓縮帶寬對克服噪聲是非常有利的， 但是壓縮帶寬在某些情況下可能損失信息量， 所以壓縮帶寬有時要付出一定的代價。 采用噪聲發(fā)生器法 ， 或正弦波法 ， 測出不同 Rs和 f 0條件下的一系列 NF值 。 將所以 NF值相等的點連接起來 ， 就得到一幅 NF等值圖 ， 稱為放大器的噪聲因子圖或 NF圖 。 如圖是美國 PARC公司 113型低噪聲前放的等值圖： ● 利用 NF圖 ， 我們可以做到如下幾點： （ 1） 從 NF圖中 ， 可以選擇 NF最小的 Rs和 f0的范圍 。 由于測量和放大的對象不同，源電阻 Rs的差異是很大的。同樣，工作頻率的選擇也不一致。 （ 3） 利用 NF圖還可以計算出最小可檢測信號MDS的大小 ， MDS的定義為折合到放大器輸入端的 Eni。 ● 在科研和開發(fā)中，選購低噪聲前放時，應(yīng)注意利用 NF圖及有關(guān)技術(shù)參數(shù)。 fK T RE sNniF?? 410 20167。 對于要求較高的情況 ， 應(yīng)該對所用器件進行噪聲測量 。 噪聲測量是低噪聲設(shè)計中必不可少的環(huán)節(jié)。 ? 即 、 、 En、 In、 NF(NF )都是可以直接或間接測量的噪聲參數(shù)。 不能直接把一個高靈敏的電壓表放在放大器輸入端去測量， 一方面是因為噪聲值太小， 另一方面還因為噪聲實際上分布在放大器的各個部分，將其等效到輸入端只是理論分析處理的結(jié)果。測出的總噪聲是系統(tǒng)內(nèi)部各個噪聲作用的綜合結(jié)果。 對 的測量 ， 有兩種方法： （ 1） 正弦波法 根據(jù)等效輸入噪聲的意義，等效輸入噪聲就是將整個電路的噪聲折算到信號源處的結(jié)果。 2222202 )(snnnsvnni RIEEKEE ????20nE20nEEni Vsi Zsi Avi V0 En0 ~ 用正弦波法測 Eni可分為三步： A． 在輸出端測量總輸出噪聲 Eno B． 測量并計算從信號源到輸出端的傳輸函數(shù) Avs（ Kv） ， C． 計算等效輸入噪聲 從以上三步可以看出： 關(guān)鍵是第一步 A，第二步 B可用電子技術(shù)中的方法， 現(xiàn)在對 A、 B分別進行詳細說明。 測量噪聲的電壓表的要求： 一是要正確地響應(yīng)電壓的有效值 。 二是要有足夠的帶寬 。一般要求儀表的帶寬大于噪聲帶寬的 10倍。 例如：儀表的帶寬等于噪聲帶寬的 10倍時，則由帶寬引起的測量誤差為 %，即真實值為 1時，儀表測量值為 ； 儀表帶寬是噪聲帶寬的 20倍時，誤差為 %。 ? 注意的是輸入信號電壓 Vs的電平應(yīng)比噪聲電平高 ， 同時在測量時要保證放大器不會處于飽和狀態(tài) 。 ? 等效輸入噪聲 Eni等于總輸出噪聲 En0除以系統(tǒng)的傳輸函數(shù) Avs即 ： vsnni AEE 0?實際的測量框圖： 正弦信號發(fā)生器： 用來測量系統(tǒng)輸出對源的放大倍數(shù) Avs（即 Kv）的信號源，輸出正弦信號幅值應(yīng)穩(wěn)定。 ? 提供一個低的輸出阻抗，要求比 Rs小很多， ? 能夠與待測電路放在一起進行屏蔽，從而減小源端的外界干擾。 模擬輸出電阻 R0： 其大小應(yīng)等于待測電路輸出電阻的大小 ， 它的用途是測出低噪聲放大器及選頻電路的噪聲 。 因此用普通儀表測量有困難 ， 必須后接低噪聲放大器使微弱信號放大到能被后面的儀表所檢測 ， 故要求其噪聲越低越好 。 均方根指示計： 必須選用均方根電壓表 。 其它噪聲參數(shù)的間接獲得 。 ????????? 222222202snnnsnivnniRIEEEKEE在 Rs=0的情況下 ， 在 Rs較大和已知，且 En2 已經(jīng)求出的情況下 : 即可求出 : 在測得 Eni2的情況下 ， 即得到噪聲系數(shù) NF： 在噪聲測量中，關(guān)鍵是 Eni的測量， 而 Eni的測量是通過 Eno2和 Kv的測量得到的。 此外，還要求噪聲發(fā)生器在測量帶寬上應(yīng)具有均勻的噪聲譜密度。 Eni為放大器的等效輸入噪聲， Eng為噪聲電壓表發(fā)生器， Rs為源電阻。故噪聲發(fā)生器法又叫功率增倍法。 正弦波法的特點是所用設(shè)備一般實驗室都具備，適合于低頻和中頻情形使用，缺點是測量和計算次數(shù)較多。故在寬帶系統(tǒng)中或要求頻繁測量時能充分發(fā)揮其優(yōu)勢，適用的范圍是高頻和射頻， 但要求噪聲發(fā)生器較精確定標。 167。從而得出一些低噪聲前置放大器設(shè)計的原則或規(guī)律。 1 晶體管的噪聲分析 2 場效應(yīng)管的噪聲分析 3 集成放大電路的噪聲分析 4 二極管的噪聲 5 電阻的噪聲 6 電容器的噪聲 7 電感 的噪聲 8 變壓器的噪聲 1 晶體管的噪聲分析 （ 結(jié)論 ） ● 噪聲系數(shù) 晶體三極管的噪聲系數(shù) 低頻：在低頻時很大 ， 中頻：在中頻時最小且與頻率無關(guān) ， 高頻：從中頻段高端開始 ， 噪聲系數(shù)隨頻率升 高而逐漸增大 ， 在高頻時噪聲系數(shù)可以 達到比較大的值 。 1 晶體管的噪聲分析 （ 結(jié)論 ） ● EnIn的相關(guān)性 低頻：晶體三極管的 EnIn在很低頻率時 fL/103） 為完全相關(guān)，隨頻率升高相關(guān)性減弱； 中頻：在中頻段成為弱相關(guān)， 高頻：從中頻段高端開始相關(guān)性隨頻率變化逐漸加強，在頻率很高時成為完全相關(guān)。 ● 在低噪聲電子設(shè)計中 ， 應(yīng)優(yōu)先考慮選用場效應(yīng)管 。 ● 從最佳源電阻來說，場效應(yīng)管比晶體三極管要高得多， 場效應(yīng)管是一種優(yōu)良的低噪聲器件，在低噪聲電路中已被廣泛采用，集成電路的輸入級，已廣泛采用場效應(yīng)管 3 集成放大電路的噪聲分析 一塊集成放大電路 ， 至少含有幾十個電路元件 ， 包括有源器件 （ 晶體管和場效應(yīng)管 ） 及無源器件 （ 電阻和電容 ） 它們實際上構(gòu)成了一個電子系統(tǒng) 。 集成電路中每一個電子元件 ， 都是一個噪聲源 ， 對輸出端的噪聲都有貢獻 。 一般地，通用集成放大電路，第一級通常采用差動式放大電路，這是用來克服溫漂的措施，不適于低噪聲前放使用。 即 parts per million） 噪聲最低可達 VPP（ ~10Hz） ， 最大噪聲也只有 V RMS值 （ 即均方根值 ） AD743為場效應(yīng)管輸入，寬帶光電二極管前置放大器在 10KHz處，電壓噪聲為 美國德州公司 TI公司低電壓、低電流、低噪聲運放TLC2272/4 En為 HznV /HznV /15比較 MAX6325 和 AD743 ： 將 VPP換成 rms值則為： 除以帶寬： ? 可見 AD743比 MAX6325好 ， 但工作頻率不一樣 。 VV ?? 2 2 ?HznVHzVHz Vf V /71/ ???? ???HznV /4 二極管的噪聲 根據(jù)二極管的工作狀態(tài)，可分為正偏、反偏與零偏等三種情況。 5 電阻的噪聲 電阻的噪聲有兩種：熱噪聲和過剩噪聲 。 一般說來，合成炭質(zhì)電阻過剩噪聲最大，炭膜電阻次之，金屬膜電阻更次之，最小是線繞電阻。 ● 考慮了過剩噪聲后，低頻時以 1/f噪聲為主，高頻時則以熱噪聲為主。 這種實際電容器常用一個理想電容器與一個漏電阻并聯(lián)（或串聯(lián)）的等效電路來代替。 ● 噪聲模型用一個噪聲電流發(fā)生器與電容器并聯(lián)， 由于噪聲高頻部分被電容器旁路，故主要表現(xiàn)出低頻噪聲。阻抗的實數(shù)部分將產(chǎn)生熱噪聲。 如熱電偶等 。 但變壓器本身產(chǎn)生了一些新的噪聲，以下作簡要的分析。 ● 原方繞組電感量影響通頻帶的低端 ， 使得低頻端的等效輸入噪聲增加 。 為了減小這種影響 ， 在制作變壓器時 ， 要適當壓緊鐵芯和加上緊固件 ， 并進行真空浸漆 。使用變壓器時 ， 不使繞組中電流含有直流成分 。 變壓器應(yīng)固定在防震架上 。 ● 為了共模抑制的需要，要求中心抽頭對兩端接頭間的旁通電容相等。 167。 1 設(shè)計低噪聲放大器的途徑和方法 ● 設(shè)計方法可有如下兩種： （ 1）普通設(shè)計法 先按普通放大器那樣進行設(shè)計， 即只考慮增益、帶寬、輸入、輸出阻抗等指標， 然后在設(shè)計過程中校核噪聲是否符合指標。 這種方法只適用于對噪聲要求不高的場合。 ● 滿足了噪聲指標不一定能滿足增益 、 帶寬和阻抗的要求 ， 為了獲得足夠的增益，一般采用多級放大器，但級數(shù)多了又會使得通帶變窄，可以用負反饋或用組合電路來加寬通頻帶，不僅如此，負反饋還可以穩(wěn)定電路增益、改變輸入輸出阻抗以及減少失真。 經(jīng)過了上述改造后，再回