高频电子线路03高频小信号放大器-2摘要.ppt

当放大器输入、输出回路相同时，有： 3.9 放大器中的噪声 干扰和噪声的分类： 干扰一般指外部干扰，分为自然干扰和人为干扰; 噪声一般指内部噪声，分为自然干扰和人为干扰。 内部噪声的来源： 放大器内部元件具有的带电微粒无规则运动所产生。遵循一定的统计规律。 描述参数：平均值、均方值、频谱或者功率谱 3.9.1 热噪声的描述 可以看出，热噪声电压 是一个随机量，其幅度和极性是随时间无规则变化的，故不能用一确定的时间函数来表示。但它遵循某种统计规律，可以用概率特性及其功率谱密度函数来充分描述。电阻热噪声主要有以下特性： 3.9.1 热噪声的描述 热噪声的描述 (1) 在一个较长的观测时间内，热噪声电压的平均值为零，即 3.9.1 热噪声的描述 （3）功率谱密度 3.9.2电阻热噪声 电阻热噪声具有极宽的频谱，其包含的频率分量从零频开始，直到1013MHz以上。虽然热噪声电压的振幅频谱无法确定，但功率频谱是完全确定的。理论和实践证明，在单位频带(1Hz)内，电阻R两端的噪声功率谱密度为 3.9.2 电阻热噪声 尽管电阻热噪声的频谱很宽，但实际测试(接收)系统的通频带有限，当电阻接入系统时，将对电阻热噪声进行滤波，只有位于通频带内的那一部分噪声功率才能对系统产生影响。假设测试系统的通频带是宽度为 ，幅度为 1 的理想矩形，这时对系统而言，电阻热噪声电压的均方值为 3.9.2 电阻热噪声 电阻热噪声的计算 在电路的噪声分析中，一个实际的电阻器R可以等效为一个理想的无噪声电阻R和一个均方值为 的热噪声电压源相串联，如图(a)所示。根据等效电源定理，也可以等效为一个理想的无噪声电导G和一个均方值为 的热噪声电流源相并联，如图(b)所示。其中，噪声电流源 3.9.2 电阻热噪声 3.9.2 电阻热噪声 由于电阻热噪声为一随机量，不同电阻产生的热噪声电压(电流)是彼此独立、互不相关的.例如，在相同温度下，电阻R1和R2串联后，其总噪声电压的均方值应为 3.9.2 电阻热噪声 通常，电容器的损耗电阻可以忽略，而电感器的损耗电阻一般不能忽略。因此，当一个无源网络中含有电抗元件时，若考虑了电抗元件的损耗电阻后其等效阻抗为R′+ jX′，则产生热噪声的仅仅是它的电阻分量R′，其噪声电压均方值为 LC并联谐振电路的噪声电压均方值 RP为并联谐振电阻 有源器件噪声自学 3.10 噪声的表示和计算方法 噪声可以用噪声系数、噪声温度、等效噪声频带宽度等指标来表示。 3.10.1 噪声系数的定义 实际电路的输入信号通常混有噪声。为了说明信号的质量，可以用信号功率S(Ps)与其相混的噪声功率N(Pn)之比(即S/N, Ps/Pn)来衡量，并称比值S/N(Ps/Pn)为信噪比。 显然，信噪比越大，信号的质量越好。当信号通过无噪声的理想线性电路时，其输出的信噪比等于输入的信噪比。 噪声的表示和计算方法 （续） 线性电路的噪声系数Fn定义为：在标准信号源激励下，输入端的信噪比Si/Ni与输出端的信噪比So/No的比值，即 噪声的表示和计算方法 （续） 实际上，放大器的噪声（放大后）有两部分构成：信号源内阻的噪声（输入噪声）Pno1和放大器内部噪声Pno2 所以 可表示为 噪声的表示和计算方法 （续） 3.10.2 额定功率、额定功率增益与噪声系数 在线性电路的输入端，由于信号源电压与其内阻Rs产生的热噪声电压源相串联，如图3.10.1所示，因此电路输入端的信噪比与电路的输入阻抗大小无关。同理，输出端的信噪比也与负载电阻RL无关。但是，如果实际电路的输入、输出端分别是匹配的(即Ri=Rs, RL=Ro)，这时，利用额定功率和额定功率增益来计算或测量噪声系数，往往比较简便。 噪声的表示和计算方法 （续） 噪声的表示和计算方法 （续） 额定功率(或称资用功率)是指信号源或噪声源所能输出的最大功率。在图3.10.1所示的电路中，当满足Ri=Rs时，信号源最大输出功率即信号额定功率为 噪声的表示和计算方法 （续） 同理，当电路的输出电阻与负载匹配(Ro=RL)时，可得输出端的信号额定功率 和噪声额定功率 。 额定功率增益是指电路的输入端和输出端分别匹配时信号传输的功率增益。在图3.10.1所示电路中，当Ri=Rs、RL=Ro时，其额定功率增益