07-08-第二章——高频小信号放大器.ppt

but:起伏噪声的方均值是确定的,可以用功率计测量出来。实验发现：在整个无线电频段内,当温度一定时,单位电阻上所消耗的平均功率在单位频带内几乎是一个常数,即其功率频谱密度是一个常数。对照白光内包含了所有可见光波长这一现象,人们把这种在整个无线电频段内具有均匀频谱的起伏噪声称为白噪声。功率谱密度1)热噪声电压方均值和功率谱密度阻值为Ｒ的电阻产生的噪声电压功率频谱密度为：其中：k是波尔兹曼常数,k=1.38×10-23J／K;Ｔ是电阻温度,以绝对温度Ｋ计量。在频带宽度内产生的热噪声方均值电流和方均值电压分别为：So:一个实际电阻可以分别用噪声电流源或噪声电压源表示。△fn：电路的等效噪声带宽RRg(a)(b)不能直接把噪声电压相加而只能把产生噪声的两个源的功率相加（或者将两个噪声电压的方均值相加）：可见——两个串联电阻所输出的总噪声电压方均值相当于两个电阻串联阻值所产生的热噪声。在两个噪声源互不相关的条件下，计算两个串联电阻的总噪声电压：可见——两个并联电阻所输出的总噪声电压方均值相当于两个电阻并联阻值所产生的热噪声2.8.2晶体管噪声晶体管噪声主要包括以下四部分：１.热噪声构成晶体管的发射区、基区、集电区的体电阻和引线电阻均会产生热噪声,其中以基区体电阻rbb的影响为主。２.散粒噪声散粒噪声是晶体管的主要噪声源。它是由单位时间内通过PN结的载流子数目随机起伏而造成的。人们将这种现象比拟为靶场上大量射击时弹着点对靶中心的偏离,故称为散粒噪声。在本质上它与电阻热噪声类似,属于均匀频谱的白噪声。发射结散粒噪声其主要作用。S(f)=2qI0，q是电子电荷，为1.6?10-19库S(f)=4kTrbb’３.分配噪声在晶体管中,通过发射结的非平衡载流子大部分到达集电结,形成集电极电流,而小部分在基区内复合,形成基极电流。这两部分电流的分配比例是随机的,从而造成集电极电流在静态值上下起伏变化,产生噪声,这就是分配噪声。分配噪声实际上也是一种散粒噪声,但它的功率频谱密度是随频率变化的,频率越高,噪声越大。４.闪烁噪声产生这种噪声的机理目前还不甚明了,一般认为是由于晶体管表面清洁处理不好或有缺陷造成的,其特点是频谱集中在约１KHz以下的低频范围,且功率频谱密度随频率降低而增大。在高频工作时,可以忽略闪烁噪声。（一）噪声电路的等效噪声频带宽度则：又因为：——面积相等因为：所以：功率传输系数2.8.3线性网络的噪声系数及计算线性网络的等效噪声带宽与信号通频带是不同的两个概念，前者是从噪声角度引出来的，后者是对信号而言的。对于单调谐回路而言：如果放大器内部不产生噪声,当输入信号与噪声通过它时,二者都得到同样的放大,那么放大器的输出信噪比与输入信噪比相等。而实际放大器是由晶体管和电阻等元器件组成，热噪声和散粒噪声构成其内部噪声,所以输出信噪比总是小于输入信噪比。为了衡量放大器噪声性能的好坏，提出了噪声系数这一性能指标。放大器的噪声系数NF(NoiseFigure)定义为输入信噪比与输出信噪比的比值,即:（二）噪声电路的噪声系数的定义如果用分贝数表示,则写作:（1）NF是一个大于或等于１的数。（2）其值越接近于１,则表示该放大器的内部噪声性能越好。（3）式中的Ｐni是随信号一起进入放大器的噪声功率,其大小是随机的,而噪声系数应是表征放大器内部噪声的确定值,所以有必要对Ｐni标准化。是放大器内部噪声额定功率。噪声系数的计算式——说明大于等于1是信号源产生的噪声通过放大电路放大之后在输出端所产生的噪声功率。额定功率：当信号源内阻和线性网络的输入阻抗相等；网络输出电阻与负载电阻相等时,信号源有最大功率输出，称为额定输入功率。它只取决于信号源本身的参数——内阻和电动势,与输入电阻和负载无关。负载上得到最大输出功率称为额定输出功率。噪声系数ＮＦ可以改写成各种不同的表达形式,以便于分析和计算。其中一种形式是用额定功率来代替实际功率,即不用考虑实际负载的大小,仅考虑一种最佳情况。额定功率法——Ｐni标准化额定功率增益：是指放大电路的输入和输出都匹配时的功率增益。额定功率增益定义:噪声温度是用来表征线性网络内部噪声的一种形式。即把线性网络的内部噪声看做是由信号源内阻Rs在温度为Ti时所产生的噪声。噪声温度T为室温，T