光电探测中低噪声前置放大器的设计_兰羽
《噪声温度计中低噪声低失真前置放大器研制》
《噪声温度计中低噪声低失真前置放大器研制》篇一一、引言在现代电子技术日新月异的今天，噪声温度计作为精确测量物理参数的重要工具，对于前置放大器的性能要求愈加严格。
尤其在前置放大器的噪声性能与失真程度上，更需达到高精度与高稳定性的要求。
因此，本文旨在研究并开发一种低噪声、低失真的前置放大器，以提升噪声温度计的测量精度与可靠性。
二、前置放大器设计要求在噪声温度计中，前置放大器的主要任务是接收微弱的信号并进行放大，同时尽可能地降低噪声和失真。
因此，我们设计的前置放大器需满足以下要求：1. 低噪声性能：尽量减少电子元器件及电路本身产生的噪声，保证信号的信噪比。
2. 低失真性能：在信号放大的过程中，尽量保持原始信号的波形不变，避免信号失真。
3. 高增益与高稳定性：提供足够的增益以放大微弱信号，同时保证电路的稳定性。
4. 宽动态范围：能够处理较大幅度的信号输入，确保系统适应不同的工作环境。
三、低噪声低失真前置放大器的研制1. 电路设计：采用先进的运算放大器与滤波电路相结合的方式，通过优化电路结构，降低电路自身的噪声。
同时，采用负反馈技术，提高电路的稳定性与线性度。
2. 元器件选择：选用低噪声、低失真的电子元器件，如优质运放芯片、低电阻值等，以减少元器件自身产生的噪声。
3. 工艺控制：严格控制生产过程中的工艺参数，如温度、湿度等，以减小工艺因素对电路性能的影响。
4. 软件优化：通过软件算法对电路进行优化，如数字滤波、自动增益控制等，进一步提高前置放大器的性能。
四、实验与测试为了验证所研制的前置放大器的性能，我们进行了大量的实验与测试。
实验结果表明，该前置放大器具有较低的噪声系数、较高的信噪比以及较低的失真度。
在多种环境条件下进行测试，该前置放大器均表现出良好的稳定性和可靠性。
五、结论本文所研制的低噪声低失真前置放大器在噪声温度计中具有良好的应用效果。
其低噪声、低失真的特点使得测量结果更加准确可靠，提高了系统的性能与稳定性。
基于低噪声运放的传感器前置放大器设计
基金项目:河南省自然科学基金项目(0311012500);河南省教育厅自然科学研究计划项目(2006510009)收稿日期:2006-01-18 收修改稿日期:2006-04-23基于低噪声运放的传感器前置放大器设计周胜海1,郭淑红2(1.信阳师范学院,河南信阳 464000;2.信阳农业高等专科学校,河南信阳 464000) 摘要:随着低噪声运放技术的发展,基于低噪声运放的传感器前置放大器将得到越来越广泛的应用。
与分立元件的传感器前置放大器设计相比,基于低噪声运放的传感器前置放大器设计面临一些新的挑战。
探讨了基于低噪声运放的传感器前置放大器设计中的若干技术问题,包括低噪声运放的选择、同相放大与反相放大的选择、负反馈对噪声性能的影响、噪声匹配、外围电阻选择及合理布局布线。
关键词:传感器;前置放大器;运放;低噪声中图分类号:TP216 文献标识码:A 文章编号:1002-1841(2006)09-0038-03Design of Preamplifiers for Sensors B ased on Low 2noise Operational AmplifiersZH OU Sheng 2hai 1,G UO Shu 2hong 2(1.Xinyang N orm al U niversity ,Xinyang 464000,China ;2.Xinyang Agricultural College ,Xinyang 464000,China)Abstract :With the rapid development of low 2noise operational amplifiers ,the preamplifiers for sens ors based on low 2noise operational amplifiers are becoming m ore and m ore comm on.C omparaed to the conventional preamplifiers for sens ors ,the preamplifiers for sens ors based on low 2noise operational amplifiers are faced with s ome new design challenges.In order to find out the applicable s olutions to the challenges ,s ome techniques for the design of the preamplifiers for sens ors based on low 2noise operational amplifiers are explored.K ey w ords :sens ors ;preamplifier ;operational amplifiers ;low 2noise 0 引言前置放大器是许多传感器信号调理电路中的基本单元。
光电探测中低噪声前置放大器的设计_兰羽
Ｕｏ 理论值 ０Ｖ ０．２２Ｖ０．４４Ｖ０．６６Ｖ０．８８Ｖ １．１０Ｖ
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｏ ｄｅｔｅｃｔ ｆａｉｎｔ ｐｈｏｔｏｅｌｅｃｔｒｉｃ ｓｉｇｎａｌｓ ｉｎ ｐｈｏｔｏｅｌｅｃｔｒｉｃｉｔｙ ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ，ｔｈｉｓ ａｒｔｉｃｌｅ ａｎａｌｙｓｅｓ ｔｈｅ ｃａｕｓｅｓ ｏｆ ｔｈｅ ｎｏｉｓｅｓ ｆｒｏｍ ａ ａｍｐｌｉｆｉｅｒｓ ａｎｄ ｔｈｅ ｂｅｓｔ ｓｏｕｒｃｅ ｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ ｗｈｅｎ ａｎ ａｍｐｌｉｆｉｅｒ ｇａｉｎｓ ｔｈｅ ｌｏｗｅｓｔ ｎｏｉｓｅｓ ｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔ．Ｉｔ ｕｓｅｓ ｔｈｅ ｍｅｔｈｏｄｓ ｏｆ ｒｅｖｅｒｓｅ ｐａｒ－ ａｌｌｅｌ ｃｏｌｌｅｃｔｉｏｎ ｏｆ ａｍｐｌｉｆｉｅｒ ａｎｄ ｎｏｉｓｅｓ－ｍａｔｃｈｉｎｇ ｗｉｔｈ ｔｈｅ ｃｈｏｉｃｅｓ ｏｆ ｓｏｕｒｃｅ ｃｏｍｐｏｎｅｎｔｓ ｔｏ ｌｏｗｅｒ ｔｈｅ ｎｏｉｓｅｓ ｆｒｏｍ ｐｒｅｐｏｓｉｔｉｏｎａｌ ａｍ－ ｐｌｉｆｉｅｒｓ．Ｃｉｒｃｕｉｔ ｉｎｓｔａｌｌａｔｉｏｎ ａｎｄ ｔｅｓｔｉｎｇ ｓｈｏｗ ｔｈａｔ ｔｈｅ ｐａｒａｌｌｅｌ １０ｉｎｖｅｒｔｉｎｇ ａｍｐｌｉｆｉｅｒ ｓｉｇｎａｌ ｔｏ ｎｏｉｓｅ ｒａｔｉｏ ｉｎｃｒｅａｓｅｄ ｂｙ ３ｔｉｍｅｓ．Ｉｔ ｐｕｔｓ ｆｏｒｗａｒｄ ｈｏｗ ｔｏ ｓｏｌｖｅ ｔｈｅ ｉｎｔｅｒｆｅｒｅｎｃｅ ｂｅｔｗｅｅｎ Ｐａｓｓｉｖｅ ｃｏｍｐｏｎｅｎｔｓ ａｎｄ ｐｏｗｅｒ ｔｏ ａｎ ａｍｐｌｉｆｉｅｒ． Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ａｐｒｅｐｏｓｉｔｉｏｎａｌ ａｍｐｌｉｆｉｅｒ；ｎｏｉｓｅｓ ａｎａｌｙｓｉｓ；ｔｈｅ ｂｅｓｔ ｒｅｓｏｕｒｃｅ ｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ；ｃｉｒｃｕｉｔ ｔｅｓｔｉｎｇ
接地的处理电路由于两接地点间或接地点与大2地回路中的电流使它们形成一定的地间有一定的阻抗电位差从而形成干扰源习惯称为浮地解决的办法是改并联放大器实现噪声匹配32电路调试在万能板上按照图2安装电路电路均采用集成运放第一级由1a7410个放大倍数为11同相放大器并联构成第二级对前级1第二级实际放0支并联输出反相求和
新型低噪声电荷灵敏前置放大器设计
第40卷第2期 2020年3月核电子学与探测技术Nuclear Electronics Detection TechnologyVol. 40 No. 2Mar. 2020新型低噪声电荷灵敏前置放大器设计熊思，高超嵩％黄光明，孙向明(华中师范大学物理科学与技术学院夸克与轻子物理教育部重点实验室，武汉430079)摘要：为满足T o p m etal-S芯片研制需求，设计了一种低噪声电荷灵敏前置放大器。
该电荷灵敏前置放大器在0. 35 p m商业标准工艺上完成设计,采用单端折叠共源共栅结构，其等效输人电荷噪声约为56.47 e_，电荷转换增益为223.40 m V/fC，上升时间为633.30 n s;开环增益为74.94 dB,线性度在3. 70%以内的输入电荷范围为0~6. 50 fC。
关键词：电荷灵敏前置放大器；低噪声；T opm etal-S;等效电荷噪声中图分类号：T L821 文献标志码：A文章编号：0258 — 0934(2020)2 — 0353 — 06寻找无中微子双卩衰变是近年来核物理与 粒子物理领域的研究热点之一，通过能谱测量 和径迹重建，能够提高对本底事件的抑制能力，进而提高对无中微子双P衰变确认的准确度。
以高压气体为媒介的时间投影室（TPC)配合低 噪声的电荷读出方法是最有潜力同时实现能谱 测量和径迹重建的探测器[1]。
传统的高压气体 T P C采用电致发光技术，能够获得优越的能量分辨率，但在电荷径迹和探测器规模扩展方面存在局限性，替代方案是微网格气体探测器，但 其涉及气体雪崩增益会严重降低探测器的能量 分辨率，因此，理想的方案是无气体雪崩放大的 像素电荷读出方法。
华中师范大学硅像素实验 *收稿日期：2019—12—17基金项目：国家自然科学基金青年项目（11805080)、国 家重点研发计划项目（2016Y FE0100900)资助。
作者简介：熊思（1996—），女，江西九江人，在读硕士生，攻读方向为模拟1C设计研究。
PIN光电探测器低噪声前置放大电路设计
整 的方波信号 ， 仿真结果如图 ４ 所示。 明放大器能进行 说 无失真地传输 。 对输 出的方波信号进行傅 里叶变换之后 ，
所示 ， 电压响应度为 ：
Ｒ ＝ ＝ ＝２３ －３× １ ５ Nhomakorabea× １ ０１ ＞ ０
可以看 出信号的低频 和高频都 在一个 带宽范 围之 内 ， 分 别如图 ５和图 ６ 所示 。
图 ２光 电转 换 电路
前提下工作点尽量设低 ， 滤除部分噪声等 。
１ ． ２仿真结果
此次电路设计使用 的 ＰＮ光电二极管 电流的响应度 Ｉ
Ｒ ０ ５ ／ 最 小探 测光 功率 Ｐ １Ｏ Ｗ， 产 ． ＡＷ， ２ ＝ ０ ｎ 主要测 试光 功 率 为 １ ｗ ， 样 电阻 为 ２ Ｑ， 取 ｋ 因此 ， 根据式（ 可 以计算 １ ） 出在 １０ Ｗ 下 ， ： ０ｎ 有
当 Ｒ 较 大时 ， １ 因光 电二极管结 电容等 的分流作用 ，
流经 Ｒ 的电流为 × ， 出电压为 ： １ Ｌ输
１ ， × Ｒ （ ３ ）
Ｖｅｅ
，上限截止频率为
Ｚ订 “。 Ｌ’
， 即为 ｆ ｒ
放大电路 的带宽 ， 带宽设置合适可以有效滤 除噪声 ， 而且 对输 出信号上 升时 间有 很大 的影 响 ，两者 的关系 为
２０１ Ａ， ． 根据式（可计算 出： ３ ）
Ｖ ×ＲＩ ０１ Ａ×２ Ｑ ＿ ．ｍＶ ＝． ｋ ０２ （） ６
图 ３光电二极 管等效 电路
在仿真时 ，需要首先对选用光敏面直径 ＝ ｍ ２ ｍ的 光 电二极管进行建模 ， 由电流源 、 电容和 电阻构成 （ 图 如 ３ 所示 ） 在对放大 电路进行基本偏置点仿真确定工作点 。
１１１ 电转换 电路 ．， 光
《噪声温度计中低噪声低失真前置放大器研制》范文
《噪声温度计中低噪声低失真前置放大器研制》篇一一、引言随着现代电子技术的飞速发展，噪声温度计在科研、工业和军事等领域的应用越来越广泛。
其中，低噪声、低失真的前置放大器是影响噪声温度计性能的关键因素之一。
因此，研制一款具有低噪声、低失真特性的前置放大器，对于提高噪声温度计的测量精度和稳定性具有重要意义。
本文将详细介绍低噪声低失真前置放大器的研制过程、原理及性能分析。
二、前置放大器研制原理1. 电路设计前置放大器的电路设计是整个研制过程的核心。
在电路设计中，应采用低噪声、低失真的电路元件和结构，以降低信号传输过程中的噪声和失真。
同时，为了满足不同应用场景的需求，可采取不同的电路拓扑结构，如差分放大、共源极放大等。
2. 芯片选择芯片的选择对于前置放大器的性能至关重要。
应选择具有低噪声、低失真特性的芯片，并确保其具有较高的稳定性和可靠性。
此外，还需考虑芯片的功耗、封装等因素，以满足实际应用的需求。
三、前置放大器研制过程1. 理论分析在研制过程中，首先进行理论分析，包括电路原理、噪声模型、失真分析等。
通过理论分析，确定电路设计的可行性和优化方向。
2. 仿真验证利用仿真软件对电路设计进行验证，包括电路稳定性、噪声性能、失真性能等方面的仿真。
通过仿真结果，进一步优化电路设计。
3. 制作与测试根据仿真结果，制作出实际的前置放大器电路板。
然后，对制作出的电路板进行测试，包括噪声测试、失真测试、稳定性测试等。
根据测试结果，对电路进行进一步优化。
四、性能分析1. 噪声性能低噪声是前置放大器的重要性能指标之一。
通过实际测试，发现所研制的前置放大器具有较低的噪声性能，能够满足噪声温度计的应用需求。
2. 失真性能失真是评价前置放大器性能的另一个重要指标。
所研制的前置放大器具有较低的失真性能，能够保证信号传输的准确性。
3. 稳定性与可靠性所研制的前置放大器具有较高的稳定性和可靠性，能够在不同的应用场景下保持良好的性能。
同时，其功耗和封装等设计也满足了实际应用的需求。
《噪声温度计中低噪声低失真前置放大器研制》范文
《噪声温度计中低噪声低失真前置放大器研制》篇一一、引言在现代电子技术飞速发展的今天，噪声问题日益凸显，尤其是在需要精确测量的噪声温度计中。
而作为其关键部件的前置放大器，对信号的准确性与稳定性的影响不言而喻。
本文着重介绍了一款针对噪声温度计的具有低噪声、低失真特点的前置放大器的设计与研制过程。
二、研究背景及意义噪声是影响信号接收、处理和分析的常见因素之一，特别是在电子设备中，微弱的信号往往容易被噪声所淹没。
对于噪声温度计而言，一个优秀的前置放大器能够有效提高测量的准确性和可靠性。
因此，研制一款低噪声、低失真的前置放大器对于提高噪声温度计的性能具有重要意义。
三、前置放大器的设计原理本款前置放大器采用先进的电路设计技术，通过优化电路结构、选择合适的元器件以及采用先进的信号处理技术，实现了低噪声、低失真的目标。
设计过程中，主要考虑了以下几个方面：1. 电路结构的选择：采用差分放大电路结构，有效抑制了共模噪声的干扰。
2. 元器件的选择：选用低噪声、高精度的元器件，如低噪声运算放大器、精密电阻等。
3. 信号处理技术：采用数字滤波技术和动态偏移校准技术，进一步降低噪声和提高信号质量。
四、研制过程及方法1. 制定设计方案：根据设计原理，制定详细的设计方案，包括电路结构、元器件选择等。
2. 仿真验证：利用仿真软件对设计方案进行验证，确保其可行性和性能指标的满足。
3. 制作与调试：根据设计方案制作电路板，并进行调试和测试，确保各项性能指标达到预期目标。
4. 性能测试：对研制出的前置放大器进行严格的性能测试，包括噪声测试、失真度测试等。
五、实验结果与分析经过严格的实验测试，本款前置放大器在噪声和失真方面均表现出色。
具体数据如下：1. 噪声性能：在常温下，本款前置放大器的等效输入噪声低于XXuV（单位根据实际情况填写），远低于同类产品。
2. 失真度：在正常工作范围内，本款前置放大器的失真度低于XX%（单位根据实际情况填写），表现出较低的失真特性。
《噪声温度计中低噪声低失真前置放大器研制》
《噪声温度计中低噪声低失真前置放大器研制》篇一一、引言在现代电子技术日新月异的今天，噪声温度计作为一种高精度的测量工具，其性能的优劣直接关系到测量结果的准确性。
而前置放大器作为噪声温度计的重要组成部分，其性能更是直接影响整个设备的测量精度与稳定性。
因此，研制一款低噪声、低失真的前置放大器显得尤为重要。
本文将详细介绍低噪声低失真前置放大器的研制过程、原理及性能分析。
二、前置放大器原理及技术要求前置放大器的主要作用是放大微弱的信号，同时尽可能降低自身产生的噪声。
因此，低噪声、低失真成为其关键的技术指标。
在研制过程中，需遵循以下原则：1. 选用具有低噪声特性的器件，以降低电路自身的噪声；2. 优化电路结构，减小信号传输过程中的失真；3. 保证足够的增益，以满足信号处理的需求；4. 具备较高的稳定性，以适应不同的工作环境。
三、电路设计与实现1. 器件选择：选用具有低噪声、高带宽的运算放大器作为核心器件，以降低电路自身的噪声并保证足够的增益。
2. 电路结构：采用级联式放大结构，通过多级放大来提高增益，同时减小每级放大器对信号的失真。
3. 滤波与稳压：在电路中加入滤波与稳压电路，以减小电源噪声对放大器性能的影响。
4. 调试与优化：通过仿真与实际测试，对电路进行调试与优化，以达到预期的性能指标。
四、性能分析1. 噪声性能：经过实际测试，所研制的前置放大器的噪声性能优异，符合低噪声的要求。
2. 失真性能：在放大信号的过程中，前置放大器的失真度极低，保证了信号的准确性。
3. 增益与稳定性：前置放大器具备足够的增益，同时具有良好的稳定性，适应不同的工作环境。
4. 应用效果：将该前置放大器应用于噪声温度计中，有效提高了测量精度与稳定性。
五、结论本文研制的一款低噪声低失真前置放大器，通过优化电路结构、选用低噪声器件等方法，实现了预期的性能指标。
该前置放大器具有优异的噪声性能、低失真度、足够的增益与良好的稳定性，将其应用于噪声温度计中，有效提高了测量精度与稳定性。
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Ｅ２ ｎｉ
＝
Ｅ２ ｎｓ
＋Ｅｎ２
＋Ｉｎ２ Ｒｓ２
（１）
１ 前 置 放 大 器 噪 声 分 析
放大器噪声主要有热噪声、闪烁 噪 声（低 频）、射 击 噪 声（肖特基）、爆玉米噪声。在一 个 具 体 的 电 路 中，通 常 是 这些噪声的综合作用在放大器上。 １．１ Ｅｎ－Ｉｎ 噪声模型及测试方法
前置放大器是指置于光电探测器与放大器级之间的
级为ｎ 级并联输入，则 信 号 输 出 电 压 将 提 高ｎ 倍，而 放 大
器的噪声电压经第二级求和后的输出仅为单级放大器的
槡ｎ倍 ，所 以 放 大 电 路 的 信 噪 比 约 提 高槡ｎ倍 ，电 路 如 图 ２。
２．１ 元 器 件 选 择 １）有源器件的选取主要通过选 取 不 同 的 有 源 器 件 来
Ｅｎ
（ ） Ｚｉ
２ １－
１ ｎ
Ｅｎ Ｉｎ
则 有Ｒ′ｓｏｐｔ
＝ ｎ
Ｉｎ ，因 而 可 以
＝
Ｒｓｏｐｔ ｎ
适当选择级数ｎ，使 Ｒ′ｓｏｐｔ ＝ Ｒｓ，实现放大器与探测器噪声 匹 配 。 ［９－１０］
设有ｎ 个集成运放（ＯＰ０７）构 成 的 同 相 放 大 电 路 并 联
作 为 放 大 器 第 一 级 ，而 第 二 级 采 用 反 相 求 和 电 路 。 若 输 入
由于信号的增加取决于取样总数而随机白噪声的增 加 却 仅 由 取 样 数 的 平 方 根 决 定 。设 有ｎ 个 相 同 的 放 大 器 并 联连接，各放大器的噪声模型为Ｅｎ、Ｉｎ，Ｚｉ 为各放大器的输 入阻抗，Ｒｓｏｐｔ 为单个放 大 器 时 的 最 佳 源 电 阻，Ｒ′ｓｏｐｔ 为 并 联 放 大 器 的 最 佳 源 电 阻 ，若 满 足 ：
参考文献
图 ３ 同 相 放 大 电 路 硬 件 电 路
电路板通±１２Ｖ 驱动电源后，用毫伏表测试： １）输 入 端 短 路 ＵＳ ＝０ 时，用 毫 伏 表 测 得 单 级 同 相 放 大 器 输 出 噪 声 ３．０ ｍＶ，电 路 总 的 输 出 噪 声 电 压 ９．５ ｍＶ； ２）输 入 端 加 信 号ＵＳ ＝０～１０ｍＶ，频 率ｆＳ ＝１ｋＨｚ时 ， 用毫伏表测得单级 同 相 放 大 器 输 出、电 路 最 终 的 输 出，如
电路，放大器本身就 是 一 个 噪 声 源，一 般 把 放 大 器 内 所 有
的噪声源都折 算 到 输 入 端，即 一 个 阻 抗 为 零 噪 声 电 压 源
Ｅｎ 串入放大器输入端，一 个 阻 抗 为 无 穷 大 电 流 源Ｉｎ 并 入 放大器输入端，这个噪声模型如图１所 示，图 中Ｕｓ 为 信 号 源电压，Ｒｓ 为信号源内 阻，Ｅｎｓ 为 信 号 源 内 阻 热 噪 声 电 压， Ａｕ 放大器增益，Ｚｉ 放大器阻抗，Ｕｓｏ 放大器输出信号，Ｅｎｏ 为 放大器输出噪 声 电 压 。由 ［２－５］ 放 大 器 的 Ｅｎ－Ｉｎ 模 型，可 得 放 大器所有噪声等效为：
表１所示。
表 １ 理 论 和 测 试 数 据
Ｕｓ
０ｍＶ ２ｍＶ ４ｍＶ ６ｍＶ ８ｍＶ １０ｍＶ
Ｕｏ１实测值 ３．０ｍＶ ２６ｍＶ ４０ｍＶ ７０ｍＶ ８５ｍＶ １１５ｍＶ
Ｕｏ１理论值 ０ｍＶ ２２ｍＶ ４４ｍＶ ６６ｍＶ ８８ｍＶ １１０ｍＶ
Ｕｏ 实测值 ０．０１Ｖ０．２４Ｖ０．４２Ｖ０．６５Ｖ０．９０Ｖ １．１２Ｖ
图 １ 放 大 器 噪 声 模 型
收 稿 日 期 ：２０１２－３
— ８４ —
中国科技核心期刊
２０１２ 年 ６ 月 第 ３１ 卷 第 ６ 期
应用天地
式（１）表明，如 Ｒｓ 为零，则 Ｅｎ，Ｉｎ２ Ｒｓ２ 均 为 零，电 路 实 际的等效噪声输入 为 Ｅｎ。也 就 是 说 放 大 器 的 源 电 压 噪 声 Ｅｎ 可以 通 过 输 入 端 短 路 （Ｒｓ ＝ ０），测 得 放 大 电 路 的 输 出 Ｅｓｏ 除以电路电压增益Ａｕ 即得Ｅｎ。要测放大器的源电压噪 声Ｉｎ 可以通过输入端开路，测得放大电路 的 输 出 Ｅｓｏ 除 以 电路电压增益Ａｕ 和源电阻Ｒｓ。 １．２ 噪 声 系 数 和 最 佳 源 电 阻
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｏ ｄｅｔｅｃｔ ｆａｉｎｔ ｐｈｏｔｏｅｌｅｃｔｒｉｃ ｓｉｇｎａｌｓ ｉｎ ｐｈｏｔｏｅｌｅｃｔｒｉｃｉｔｙ ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ，ｔｈｉｓ ａｒｔｉｃｌｅ ａｎａｌｙｓｅｓ ｔｈｅ ｃａｕｓｅｓ ｏｆ ｔｈｅ ｎｏｉｓｅｓ ｆｒｏｍ ａ ａｍｐｌｉｆｉｅｒｓ ａｎｄ ｔｈｅ ｂｅｓｔ ｓｏｕｒｃｅ ｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ ｗｈｅｎ ａｎ ａｍｐｌｉｆｉｅｒ ｇａｉｎｓ ｔｈｅ ｌｏｗｅｓｔ ｎｏｉｓｅｓ ｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔ．Ｉｔ ｕｓｅｓ ｔｈｅ ｍｅｔｈｏｄｓ ｏｆ ｒｅｖｅｒｓｅ ｐａｒ－ ａｌｌｅｌ ｃｏｌｌｅｃｔｉｏｎ ｏｆ ａｍｐｌｉｆｉｅｒ ａｎｄ ｎｏｉｓｅｓ－ｍａｔｃｈｉｎｇ ｗｉｔｈ ｔｈｅ ｃｈｏｉｃｅｓ ｏｆ ｓｏｕｒｃｅ ｃｏｍｐｏｎｅｎｔｓ ｔｏ ｌｏｗｅｒ ｔｈｅ ｎｏｉｓｅｓ ｆｒｏｍ ｐｒｅｐｏｓｉｔｉｏｎａｌ ａｍ－ ｐｌｉｆｉｅｒｓ．Ｃｉｒｃｕｉｔ ｉｎｓｔａｌｌａｔｉｏｎ ａｎｄ ｔｅｓｔｉｎｇ ｓｈｏｗ ｔｈａｔ ｔｈｅ ｐａｒａｌｌｅｌ １０ｉｎｖｅｒｔｉｎｇ ａｍｐｌｉｆｉｅｒ ｓｉｇｎａｌ ｔｏ ｎｏｉｓｅ ｒａｔｉｏ ｉｎｃｒｅａｓｅｄ ｂｙ ３ｔｉｍｅｓ．Ｉｔ ｐｕｔｓ ｆｏｒｗａｒｄ ｈｏｗ ｔｏ ｓｏｌｖｅ ｔｈｅ ｉｎｔｅｒｆｅｒｅｎｃｅ ｂｅｔｗｅｅｎ Ｐａｓｓｉｖｅ ｃｏｍｐｏｎｅｎｔｓ ａｎｄ ｐｏｗｅｒ ｔｏ ａｎ ａｍｐｌｉｆｉｅｒ． Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ａｐｒｅｐｏｓｉｔｉｏｎａｌ ａｍｐｌｉｆｉｅｒ；ｎｏｉｓｅｓ ａｎａｌｙｓｉｓ；ｔｈｅ ｂｅｓｔ ｒｅｓｏｕｒｃｅ ｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ；ｃｉｒｃｕｉｔ ｔｅｓｔｉｎｇ
Ｒ ：Ｒ ｓｏｐｔ ｓｏｐｔ
＝
Ｒｓ
＝
Ｅｎ Ｉｎ
Ｆｍｉｎ ＝１＋２ ＫＥＴｎＩΔｎｆ 这种噪声系数最小的情况，称做噪声匹 配 。 ［４－５］
２ 低 噪 声 放 大 器 设 计 的 措 施
多点接地为单点接地 。 ［８］
３ 低 噪 声 放 大 器 的 设 计
低噪声前置放大器的设计，主要是满 足放大器的噪声 指 标 。 要 使 前 置 放 大 器 获 得 最 佳 噪 声 性 能 ，必 须 满 足 信 号 源阻抗等于最佳源 电 阻，即 实 现 噪 声 匹 配，这 样 放 大 器 噪 声系数才 最 小 。 ［８］ 实 现 噪 声 匹 配，从 以 下 几 下 几 个 角 度 考虑。 ３．１ 并 联 放 大 器 法 实 现 噪 声 匹 配
０ 引 言
在光电探测中经常涉及微弱光电信号的检测，这些 信 号非常微弱甚至比噪声 小 几 个 数 量 级。例 如，恒 星 等 天 体 的 探 测 ，生 物 超 微 弱 发 光 ，物 质 吸 收 光 谱 的 弱 谱 线 等 。 所 有 这些都需要从噪声中提 取，恢 复 和 放 大 被 测 信 号。在 光 电 检 测 系 统 中 ，与光 电 探 测 器 紧 密 连 接 的 低 噪 声 前 置 放 大 器， 其任务是：放大光电探测器输出的微弱电信号，匹配放大器与 光电探测器之间的阻抗。光电检测器电路的噪声主要来自 前置放大器的噪声、偏置电路噪声以及探测器本身的噪声［１］。
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应用天地
２０１２ 年 ６ 月 第 ３１ 卷 第 ６ 期
设 计 上 （包 括 元 器 件 的 选 择 上 ，电 源 接 地 的 处 理 上 ）降 低 噪
声，提出 了 １０ 级 并 联 输 入，使 得 放 大 器 噪 声 降 低 槡１０倍。 该方案可以使前置放大器与前端探测器之间能够很好的 衔接以减小放大器 噪 声 系 数，降 低 噪 声，提 高 前 置 放 大 器 的信噪比。
带 宽 Δｆ有关。Ｆ ＝１时，放大器为理想无噪声放大器；Ｆ ＞ １时，放大器为有噪声放大器，Ｆ 越大，放大器噪声越高。
由式（２）知噪声系数 Ｆ 与Ｒｓ 有关，选择适当 的 Ｒｓ，可使噪声系数 Ｆ 最小，此时对应的 Ｒｓ 称为最佳 源 电 阻Ｒｓｏｐｔ。
可通过 式 （２）求 导 得 到 最 佳 源 电 阻
为了衡量前 置 放 大 器 噪 声 性 能 好 坏，引 入 噪 声 系 数
Ｆ，其定义为放大器总 的 等 效 输 入 噪 声 功 率 除 以 输 入 端 源
电阻噪声功率。即：
Ｆ
＝ＥＥｎｎ２２ｓｉ
＝Ｅｎ２ｓ
＋Ｅｎ２ ＋Ｉｎ２Ｒｓ２ Ｅ２
ｎｓ
＝１＋４ ＫＴＥＲｎ２ｓΔｆ＋４ ＫＩＴｎ２ＲΔｓｆ
（２）
式中：Ｋ 为波尔兹 曼 常 数，Ｔ 是 材 料 绝 对 温 度，Δｆ 是 热 噪 声频谱带宽。式（２）表明：放大器的噪声系数 Ｆ 与源电阻，
获取最佳源电阻，因 最 佳 源 电 阻 Ｒｓｏｐｔ是 频 率 的 函 数，低 频 段时，当较小 Ｒｓ 较小时，采用集成运 放 或 晶 体 管 构 成 的 前 置放大 器，最 佳 源 电 阻 Ｒｓｏｐｔ在 １００ Ω～１ ＭΩ；当 Ｒｓ 较 大 时，选采用场效应 管 构 成 的 前 置 放 大 器，最 佳 源 电 阻 Ｒｓｏｐｔ 在１ｋΩ～１０ ＭΩ；高 频 段 时，场 效 应 管、ＰＮＰ 管 适 合 源 电 阻较小情况，而 ＮＰＮ 管适合源电阻较大情况。
２．２ 电 源 、接 地 的 处 理 １）电 源 的 处 理，电 路 用 正 负 双 电 源 供 电，电 压 取
±１２Ｖ，稳定性要好。 为 了 消 除 电 源 影 响，可 在 正 负 电 源 引入端增加退耦电容，各并联两０．０１μＦ、０．３３μＦ 电 容以 消除电源对电路的影响。
２）接地的处 理，电 路 由 于 两 接 地 点 间 或 接 地 点 与 大 地间有一定的阻抗，地 回 路 中 的 电 流，使 它 们 形 成 一 定 的
２）减小偏 置 电 路 的 影 响，注 意 无 源 器 件 的 选 择。 电 路 无 源 器 件 主 要 是 指 电 阻 、电 容 的 确 定 ，在 低 噪 声 电 路 中 ，