结论：分析与设计低噪声放大电路对于检测微弱信 号是至关重要的!
低噪声放大电路设计与应用
电子系统内部固有噪声源
1. 热噪声 任何电阻或导体,即使没有连接到任何信号源或 电源,也没有任何电流流过该电阻,其两端也会呈现 噪声电压起伏,这就是电阻的热噪声.它起源于电阻 中电子的随机热运动,导致电阻两端电荷的瞬时堆 积,形成噪声电压. 1928年, Johnson首先发现热噪声. Nyquist用 数学方式描述了热噪声的统计特性.
St(f)exp(hf4h/(fkRT))1
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电子系统内部固有噪声源
1. 热噪声 2. （1）等效电压源：电压恒定，和电流无关
R(理想电阻 ) Et 4kTBR
（2）等效电流源：电流恒定，和电压无关
Et 4kTB /R
R(理想电阻 )
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电子系统内部固有噪声源
低噪声放大电路设计与应用
1.0 引言
(7) 微弱信号检测的目的是从噪声中恢复被测信号.为 了把微弱信号放大到可以感知的水平,必须使用放 大电路.放大器在放大有用信号的同时也放大了噪 声,不仅如此,实际放大器本身还要产生额外的噪 声,不合理的电路结构还可能引入外界干扰噪声, 使得被测信号中的噪声进一步增加.
(2) 第二种噪声定义的范围更广，它既包括电路内 部产生的噪声，也包括来自电路外部的干扰。叠 加在有用信号上的外部干扰噪声可能是随机的， 也可能是确定性的。
(3) 由组成检测电路的元件产生的内部噪声称为固有 噪声，它是由电荷载体的随机运动所引起的。
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1.0 引言
爆裂噪声
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＝0
低噪声放大电路设计与应用电子Βιβλιοθήκη 统内部固有噪声源1. 热噪声
2.
Et 4kTB(R1R2)
（1）热噪声相加，然后求均方值，两个信号不相关。
（2）功率加和，得到等效功率，再得到电压有效值。
（3）有效电压不能简单加和，应该是利用统计平均 等到。
（4）等效电路的电阻加和。
R1 R2 Et 4kT(R B 1R2)
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Zeq
R2
/
/(R1
1)
jC
R2(R1
1)
jC
R2
R1
1
jC
21R2R1(2R(R22RR1)1C)22C2R2 j1R2R1C2(R2 (RR21)2RC12)C
V n4kTBR e(Zeq)4.69nV
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REQ 600
E n 2 o4 kT B R E Q 9 .9 4 1 0 1 5V 2
R 1R2/R (1R2)
Et
4kTBR1R2 R1 R2
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电子系统内部固有噪声源
1. 热噪声 无源元件的任意连接所产生的热噪声等于等效网 络阻抗的实部电阻所产生的热噪声。
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1. 热噪声 2.
并联电容后，无论什么阻值，只要电容一定，温度 一定，噪声有效值一定，但是功率谱分布变化。
1. 热噪声
2.
电阻串联
噪声电路
R1 R2 Et 4kT(R B 1R2) et et1et2
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电子系统内部固有噪声源
1. 热噪声 2.
R1 R2 Et 4kT(R B 1R2)
et et1et2 Et(2)eE[e(t1et2)2] Et2 () e E [e ( t1 2 et2 2 2 et1 et2)] E t2 )( E e ( e t1 2 ) E ( e t2 2 ) E ( 2 e t1 e t2 ) Et2 () eE (et12)E (et22)
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放大器的噪声源和噪声特性
1.0 引言 1.1 放大器的噪声系数 1.2 放大器的噪声性能分析 1.3 分立元器件噪声分析 1.4 运算放大器的噪声特性 1.5 放大器噪声系数测量 1.6 低噪声放大器设计
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1.0 引言
(1)电子噪声的两种定义: 一是由于电荷载体的随机 运动所导致的电压或电流的随机波动,另一种是 污染或干扰有用信号的不期望的信号。
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电子系统内部固有噪声源
1. 热噪声 热噪声的功率谱密度函数和等效功率分别为:
St(f)4kTR (V2/Hz)
Pt
BSt(f)df
4kTRdf
B
4kTRB
(V2)
Et Pt 4kTRB (V)
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1. 热噪声 由量子理论得到的更精确的热噪声功率谱密度函 数表达式为:
电子系统内部固有噪声源
3. 1/f噪声 1/f噪声是由两种导体的接触点电导的随机涨落引 起的,凡是有导体接触不理想的地方都存在1/f噪声. 因为其功率谱密度正比于1/f,频率越低1/f噪声越严 重,所以1/f噪声又称为低频噪声.
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1. 热噪声 2.
et R1R 1R2et2R1R 2R2et1
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1. 热噪声 2.
电子系统内部固有噪声源
Et
4kTB( R1 R2 ) R1 R2
（1）功率加和，得到等效功率，再求有效电压
（2）对每一路噪声电压进行分压
（3）等效电路的电阻并联
1.0 引言
(4)电子系统内部几乎所有的器件本身往往就是噪声 源,在放大微弱信号的同时,这些噪声源产生的噪 声同样会被放大.即使电子系统外部的所有干扰 噪声都被有效地抑制掉,放大器也会输出一定幅 度的噪声.
(5) 在各种测试系统中,固有噪声的大小决定了系统 的分辨率和可检测的最小信号幅度.
(6) 电子系统内部的固有噪声具有随机的性质,其瞬 时幅度不可预测,只能用概率和统计的方法来表述 其大小和特征.
Eno 0.1μV
En' o
kT 63μV C
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电子系统内部固有噪声源
2. PN结的散弹噪声 在半导体器件中,越过PN结的载流子的随机扩散 以及空穴电子对的随机产生与复合导致散弹噪声. 凡是具有PN结的器件均存在这种散弹噪声.散弹噪 声电流是一种白噪声,其功率谱密度函数为:
Ssh ( f ) 2qIdc (A2/Hz)
Psh B Ssh ( f )df 2qIdc B
Ish Psh 2qIdc B
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2. PN结的散弹噪声 为了减小散弹噪声的不利影响,流过PN结的平均 直流电流应该越小越好.
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