第2讲_高频小信号放大器-噪声.ppt

第2章 高频小信号放大器 2.7 放大器电路中的噪声 一、电子电路噪声的来源与影响因素 (一) 什么是噪声？ 二、噪声电路的计算 1. 电阻热噪声的等效电路 2. 串并联电阻的噪声计算 三、等效噪声带宽 所以可得等效噪声带宽为 四、噪声系数 (三) 用额定功率和额定功率增益表示噪声系数 (四) 噪声系数用噪声温度表示的形式 (四) 噪声系数用噪声温度表示的形式 五、级联网络的噪声系数 六、无源二端口网络的噪声系数 例：求下图所示的抽头网络的噪声系数。 七、接收机的灵敏度与最小可检测信号 (二) 最小可检测信号电压(幅值) 八、低噪声放大器 * 华北科技学院 2.1 概述 2.2 高频电路基础知识 2.3 晶体管高频小信号谐振放大器 2.4 小信号谐振放大器的稳定性 2.5 场效应管高频放大器 2.6 线性宽带放大集成电路与集中滤波器 2.7 放大电路中的噪声 在电路输出端与有用信号同时存在的一种随机变化的电流或电压，没有有用信号时，它也存在。 (三) 电阻的热噪声 电阻材料的自由电子在外界温度作用下产生无规则运动，在电阻两端产生起伏电压。 (二) 电子电路内部噪声的主要来源是 1. 电阻的热噪声是指 电阻的热噪声 和 有源器件(晶体管、场效应管)的噪声。 电阻噪声电压波形 电阻热噪声功率谱密度 波尔兹曼常数K=1.38×10-23 J/K 电阻的热力学温度(K) ? 2.7 放大电路中的噪声 (四) 晶体三极管的噪声 2.7 放大电路中的噪声 (五) 场效应管的噪声 1. 导电沟道电阻产生的热噪声。 2. 沟道热噪声通过沟道和栅极电容 的耦合作用在栅极上的感应噪声。 电阻热噪声的等效电路 串并联电阻的等效噪声电路 噪声源的功率相加 为等效电阻的噪声功率 2.7 放大电路中的噪声 白噪声通过线性网络如图所示 白噪声通过线性网络 2.7 放大电路中的噪声 则等效噪声频带宽度为 线性网络输出端的噪声电压方均值可用 表示为 对于电阻热噪声有 ，所以 等效噪声带宽? 通频带？ 2.7 放大电路中的噪声 并联回路的等效噪声带宽 由于 而 例：求并联谐振回路的等效噪声带宽 2.7 放大电路中的噪声 (一) 噪声系数的定义 若用分贝数表示 它表示信号通过网络后，信噪功率比变坏的程度。 (二) 噪声系数的另一种表示法 2.7 放大电路中的噪声 可见，如果线性网络是理想无噪声网络， 可见，如果线性网络本身有噪声， 2.7 放大电路中的噪声 输入噪声经传输在输出端呈现的噪声功率 网络本身噪声在输出端呈现的噪声功率 额定输入功率： 信号源给网络输入功率最大，称为，其值为 这种表述形式用于计算和测量噪声系数比较方便。 2.7 放大电路中的噪声 噪声温度是把网络内部噪声等效为由信号源内阻RS 在温度Ti 时所产生的噪声，通过网络后，在输出端得到的额定输出噪声功率正好等于网络内部噪声在输出端得到的额定噪声功率 其中Ti 称为噪声温度，则 式中，T为室温，可认为T=290K；Ti为网络等效噪声温度。 2.7 放大电路中的噪声 噪声温度可更为精确地比较放大器内部噪声的大小，如下表所示： 1556 171 76 58 35 20 0 Ti (K) 8.0 2.0 1 0.8 0.5 0.3 0 NF (dB) 2.7 放大电路中的噪声 设如下图所示的两级网络 可知 从而可得放大器1内部噪声作用到输出的噪声功率： 输入额定噪声功率： 输出额定噪声功率： 同理可得： 则二级输出的总噪声功率： 所以 2.7 放大电路中的噪声 同样地，推广到n级，若级联网络每级额定功率增益为 每级噪声系数为 噪声带宽均为 ，则总噪声系数为 从上式可以看出, 当网络的额定功率增益远大于1时, 系统的总噪声系数主要取决于第一级的噪声系数和功率增益。因此, 对第一级来说, 不但希望噪声系数小, 也希望增益大, 以便减小后级噪声的影响。 2.7 放大电路中的噪声 无源二端口网络广泛应用于各种无线电设备中，例如接收机输入回路、天线至接收机的传输线以及LCR滤波器等。 其中，APH为无源二端口网络的功率传输系数；L为网络的衰减。 无源网络的噪声系数可表示为： 2.7 放大电路中的噪声 将信号源电导等效到回路两端, 为p2GS, 等效到回路两端的信号源电流为pIS, 输出端匹配时的最大输出功率为: 因此, 网络的噪声系数为 而输入端匹配时的最大输入功率为: 2.7 放大电路中的噪