(S/N)o
电压表示则为：
(S/ NF20lg
N)v,i
(S/ N)v,o
16
噪声系数意义： NF10lg(S/N)i
(S/N)o
放大器的噪声系数的定义表示信号通过放大器后，信噪比变 坏的程度：
总的等效输入噪声功率 F= 输入端源电阻噪声功率
从输入端 角度出发
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（3）推导式二
FE Enn22si En2sEEn2n2s In2Rs2
1En2
In2Rs2 En2s
1En2E A/n2K s p
放大器输入噪声功率 F= 1+ 输入端源电阻噪声功率
15
（4）推导式三
不为Eni，此时输入端噪声 功率仅为源电阻产生的热
9
3. 实验方法测放大器的En，In：
EEEIR 2
2
ni n
2 ns
2 n
2 s
E
2 ni
E
2 no
A v2s
Avs
Av
Zi Rs Zi
（1）测En。放大器输入端短路，即Rs＝0（Ens、InRs均 为零），测得放大器输出端的噪声电压均方根值为AvEn ， 除以Av得En；
（2）测In。取一个很大的电阻作为源电阻（或放大器输 入端开路），即Rs＝无穷大（InRs），测得放大器输出 端的噪声电压均方根值为AvsInRs，除以AvsRs得In。
8
En 2iEn 2En 2sIn 2Rs2
可以看出，放大器的输入阻抗不出现在等效输入噪声的表达 式中。因为采用En—In模型后，放大器便视为是无噪声的了， 这样一个无噪声的网络并不改变整个系统的噪声性能，无噪声 放大器的所有参数(包括输入阻抗)不应再在Eni的表达式中出现。
采用En-In模型的另一个原因，是因为这个模型中所采用的各 个参数容易测量。首先，源电阻Rs的热噪声Ens，可以由电阻 的热噪声公式求出；其次计算放大器前的电路的开路输出噪声 电压(或短路输出噪声电流)；然后折合到源端位置就得到等效 输入噪声电压Eni的大小。
10
三、放大器的噪声系数
在实际工作中常常需要衡量一个放大器，或者一个元件， 或者一个系统的噪声性能。系统的噪声性能，不仅仅是指系 统本身元器件产生噪声的大小，还包括它对信号影响的程度。 由于Eni的表示式中含有源电阻Rs及其热噪声项，故不宜用Eni 作为衡量的指标。另一方面，同时用En、In来表示又比较麻烦。 因此，在噪声分析中，通常是用噪声系数NF（Noise Figure） 作为衡量放大器或元件、或系统噪声性能的指标。为了定义 噪声系数NF，先给出信噪比的定义。
光电探测器的放大电路优秀课 件
1
光探测电路示意图
放大器 偏置电路
光探测器及 其偏置电路
耦合 网络
低噪声 前置放大
器
反馈电路
多级放大 系统
后级信号 处理电路
2
4.2.1 放大器的噪声模型
3
一、放大器的设计前提
设计高质量的低噪声前置放大器，我 们要了解：
• 信号的特性 • 噪声的特性 • 噪声分析方法
Vso
Eno Q: 如何得到等效输入噪声Eni？
（c）
Vs－信号源，Zi－放大器的输入阻抗，RS－信号源内阻， Ens－RS的热噪声 En－噪声电压源，In－噪声电流源，Av－放大器电压增益 Eni－放大器输入端的噪声电压，Vso－放大器的输出端电压，Eno－放大器输出端的总6噪声
根据电路叠加原理，各噪声源在放大器输
噪声功率
FEn 2E sn 2K op En 2s(E En s2 2o o/Es2i)E Ess2 2o iE En 2 n 2o sE Es2 s2o i//E En n 2 2so (S/N)i (S/N)o
输入端信噪比 F= 输出端信噪比
Q: F或NF的大小？
用分贝表示则写成：NF10lg(S/N)i
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1. 信噪比：
输出端信号功率与噪声功率之比，称为信号噪 声比，简称信噪比
(S/
N 为输出端信号功率 Pno 为输出端噪声功率
12
2. 噪声系数（Noise Factor）： （1）基本定义 输出端总噪声功率 F= 源电阻产生的输出噪声功率
即
F
E
2 no
为此学习一些关于放大器的噪声及描述放大器噪声 特性的一些有关参数和模型，从而更好地抑制噪声、放 大信号。
4
二、放大器的噪声
1. 放大器的En－In噪声模型
（a）
(b) En-In模型
利用En-In模型的优点： （1）放大器便可看成是无噪声的，对放大器噪声的研究归结为只要分析En、 In在整个电路中所起的作用。简化了电路系统的噪声的计算。 （2）模型的实验基础：能够通过实验测量得出En、In的具体大小。
E
2 ns
K
p
Kp为放大器系统的功率增益
从输出端角 度出发
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（2）推导式一
放大器噪声总 是存在，F大于 1的原因
上以下K 同即除 p，
F E n 2 E n 2 s K o p E n 2 E /o n 2 K s p E E n n 2 2s i E n 2 sE E n 2 n 2 s In 2 R s 2
出端的贡献分别为：
• E 的贡献为： ns
En o(Ens) EnsRsZiZi Av
• E 的贡献为： n
Eno(Ens)
En
Zi Rs Zi
Av
• I 的贡献为： n
En (o In)In(Rs||Zi)AvInRR ssZZ ii Av
Ens的贡献
En的贡献
7
In的贡献
若En、In不相关，将上述各项均方相加便得总 的输出噪声为：
Vs－信号源，Zi－放大器的输入阻抗，RS－信号源内阻， Ens为RS的热噪声 5 En－噪声电压源，In－噪声电流源，Av－放大器电压增益，
2. 等效输入噪声
（b）
利用En-In模型，一个放大系统的噪声 简化为三个噪声即En、In和Ens。进一步 考虑这三个噪声源的共同效果，我们将 它们统统等效地归结到信号源位置上， 用单一噪声源代替原系统的所有噪声源, 称为等效输入噪声Eni。
En 2o En 2(o En)sEn 2(o En)En 2 (o In) En 2sRsZ iZi A v2En 2RsZ iZi A v2In 2Rs2RsZ iZi A v2
Avs
Zi Rs Zi
Av －信号源到放大器输出端的传输函数 （考虑源在内的系统增益，注意和Av的区别！）
因此等效输入噪声为： En 2iE An v2 2soEn 2sEn 2In 2Rs2