课件：第六章双极型晶体管的噪声特性.ppt

双极型晶体管的噪声特性 减小杂散电场和磁场干扰的方法： 使电路结构及布线合理化 采用屏蔽 静电屏蔽采用电导率高的材料更为有效，此时应该将干扰源或被干扰部件接地 磁屏蔽以采用高磁导率的材料制作更好，其结构可以使将干扰源或被干扰部件用屏蔽罩屏蔽起来，也可以将其隔离 对于传输弱信号又处于干扰电磁场中的远距离传输线，可以采用屏蔽线并采用多点接地方式；且露在屏蔽层外的线越短越好 还可在合适时，在前置放大器的输入端采用选频滤波器和差动线路来抑制干扰 双极型晶体管的噪声特性 模拟信号与数字信号混合电路，印制板的地线布线 模拟信号与数字信号混合电路的印制板，在布线时应将模拟地和数字地分开；最后才将两个接地点接于电源的地端。否则数字信号将通过地线对模拟信号产生干扰 原因参见右图所示 双极型晶体管的噪声特性 电路中信号的相互干扰，或外来信号的干扰 寄生振荡 一般是大幅度强信号干扰弱信号 如时钟信号、高增益宽带放大器的输入端、开关电源尖峰等 可由电路中有用的负反馈环因环路相移大而在某一频率满足自激条件产生，也可由分布参数形成寄生反馈而产生 6.5 常见噪声、干扰的简单识别方法 双极型晶体管的噪声特性 白噪声 工频干扰：频率是50Hz及其整数倍 判别方法：将示波器扫描发生器的同步信号置于市电(Line)档。若为工频干扰，可以很方便地进入同步状态；若不是工频干扰，则将无法在荧光屏上观察到不移动的波形。 波形特点如右图所示 一般来源于第一级电子器件及相关电阻。 双极型晶体管的噪声特性 Thanks for Your Attention！ THANK YOU SUCCESS * * 可编辑 * * * * * * * * * * * * * * 可编辑 第六章 双极型晶体管的噪声特性 半导体器件物理 Physics of Semiconductor Devices 2007,3,30 双极型晶体管的噪声特性 噪声与噪声系数 晶体管的噪声源 电子器件和放大器的噪声等效电路 降低器件本身噪声的方法 常见噪声、干扰的简单识别方法 噪声——是指落入信息信号通带内的任何不需要的信号 图1 噪声对信号的影响 干扰——由系统外部产生的噪声 失真——由系统电路产生的 线性失真和非线性失真 双极型晶体管的噪声特性 6.1 噪声与噪声系数 噪声 非相关噪声: 相关噪声: 无论信息信号是否出现,在任何时间都存在 仅在信息信号出现时产生，信号的失真和无用信号的干扰等都属于相关噪声。 非相关噪声还可以划分为外部噪声和内部噪声两大类。 1、外部噪声： 其主要来源有：大气噪声、宇宙噪声和人为噪声(工业干扰)。 外部噪声又称外界环境噪声，它是通过通信系统的天线进入而形成干扰的。 双极型晶体管的噪声特性 图2 多种源的平均无线电噪声功率谱密度，确定了通信接收机的噪声系数 双极型晶体管的噪声特性 2、内部噪声: 内部噪声主要来自通信系统内部电路器件，电路中的电阻是无源器件噪声源，而二极管、晶体三极管和场效应管等则是有源器件噪声源。 这些噪声源所产生的噪声可分为热噪声、散粒噪声、 1/f噪声、分配噪声和闪烁噪声等。 散粒噪声、分配噪声和闪烁噪声等是由有源器件产生的。 热噪声则在无源和有源器件中都会出现。 双极型晶体管的噪声特性 噪声系数 用信号功率S与噪声功率N之比，即信噪比S／N来衡量信号的质量。信噪比S／N越大，信号质量越好。 定义输入信噪比和输出信噪比的比值为噪声因数F，即 输入信噪功率比 输出信噪功率比 F——表明电路的噪声性能 双极型晶体管的噪声特性 将噪声因数F用对数表示，就是噪声系数NF，即 噪声系数NF——表明当一个信号从电路的输入传到输出端时，信噪比恶化的程度。例如，噪声系数为3dB的放大器表明输出端的信噪比比输入端小3dB。对一个理想的无噪声放大器，噪声因数F=1，噪声系数NF=0dB。 双极型晶体管的噪声特性 多级级联电路总噪声系数的计算 设输入、输出信号功率为Si 、So，输入、输出噪声功率为Ni 、No。第一级的输入噪声Ni1和第二级的输入噪声Ni2分别是各级电路内电阻产生的热噪声功率，即Ni1=Ni2= kTB。 第一级的输出噪声功率: 第一级电路的内部噪声功率: 第一级电路的噪声因数 第一级的功率增益 双极型晶体管的噪声特性 同理，可求得第二级电路的内部噪声功率 : 第一级电路的内部噪声功率: 两级的输出噪声功率: 双极型晶体管的噪声特性 推广，n级级联电路的总噪声因数 : 两级级联电路总噪声因数: 结论：为了降低多级电路总噪声系数，