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 . By TianGJ,YanshanUniv 2.2 放大器的噪声系数 2.2.1 噪声系数和噪声因数 z噪声系数 (noise factor) 放大器 R s v s R L 0 1 0 10 1 P P P PP F += + = 噪声功率放大器无噪声时的输出 输出总噪声功率 放大器本身输出噪声功率 输入噪声放大后输出功率 z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
2、相对程度（放大器本身输出噪声相对强度）。 By TianGJ,YanshanUniv 2.2 放大器的噪声系数 2.2.1 噪声系数和噪声因数 z噪声系数 放大器 R s v s R L 0 / / SNR SNR PK P P P PPK PP PK P F i sip no ni si sinip sino nip no = 输入端信噪比 输出端 信噪比 z噪声系数随偏置电流、工作频率、温度及信号源内阻变化。 z噪声系数概念仅适用于线性电路，对非线性电路无意义。 By TianGJ,YanshanUniv 2.2 放大器的噪声系数 z噪声因数 : 用 db表示的 噪声系数。 放大器 R s
3、 v s R L FNF lg10= z对数可以把乘法运算转化为加法运算, 这给级联系统增益的计 算带来方便。 z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 contourelet transform。 By TianGJ,YanshanUniv 2.2 放大器的噪声系数 可检测的最小信号 微弱信号检测系统的输出信噪比 必须达到一定的指标，才能有效地从 噪声中提取信号。上面已经导出 no so P P SNR
4、= 0 0 / / SNR SNR PK P P P PPK PP PK P F i sip no ni si sinip sino nip no = 00 SNRP P SNR SNR F ni sii = niosi PSNRFP = niosisi PSNRFPE = 可检测的最小信号 By TianGJ,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 热噪声，Rs=1k ， T=17C， 等效带宽B=1kHz，噪声系数 F=2，要求SNR O =10，求系统 可检测的最小信号Ei= ？ niosisi PSNRFPE = 放大器 R s v s R L 解:
5、 BkTRP sni 4= V BkTRSNRF PSNRFPE so niosisi 566.0 4 = = z噪声系数 F越大，Esi 越大，检测 分辨率越低 （实际上任意输入都被 同样幅度的噪声电平扰动） z减小带宽，检测分辨率提高 z减小信号源内阻，检测分辨率提高 z降低温度，检测分辨率提高 By TianGJ,YanshanUniv 2.2 放大器的噪声系数 2.2.2 级联放大器的噪声系数 io PKKKP 321 = 以M=3 为例 ,输出噪声功率 放大器 1 增益 K1 噪声 F1 内噪 P1 R s v s Po1 放大器 2 增益K2 噪声F2 内噪P2 R L 放大器 3
6、 增益 K3 噪声 F3 内噪 P3 PoPo2Pi 132 PKK+ 23 PK+ 3 P+ iii iip PKKK P PKK P PK P PKKK P PK P F 321 3 21 2 1 1 321 00 1 += = 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 111 = += += F PK P PK P PK P F PPKP i ii o io 1,1 3 3 3 2 2 2 = F PK P F PK P ii By TianGJ,YanshanUniv 2.2 放大器的噪声系数 2.2.2 级联放大器的噪声系数 21 3 1 2 1 11 KK F K F FF + += 放大器 1 增益 K1 噪声 F1 内噪 P1 R s v s Po1 放大器 2 增益K 2 噪声F 2 内噪P 2 R L 放大器 M 增益 KM 噪声 FM 内噪 PM PoPo2Pi 同理, 递推得出M 级放大器噪声系数 弗里斯公式 12121 3 1 2 1 . 1 . 11 + + += M M KKK F KK F K F FF z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。 By TianGJ,YanshanUniv
