低噪声前置放大器的选用
前置放大器的低噪声设计

Ab t a t P r ee t cd t co ' o t u i n lsv r a sr c : y o lcr e e t r u p t g a e we k, S er s o s aei w, t ep ea l e s b s di i s s i y Ot p n ert l h e so h r — mp i r i f mu t eu e n
c nut nnodrompo e e ep n eae O r- pie n i at n epn eae etT e ae atf m ojci e rv so s t,S ea l r os i c so s ts ra. h prtr o o i r ti h t r r p m f ' emp o r i r g p s sr
此前置放大器的噪声对响应率的影响很大。本文从 热释 电探测器对前置放 大器的要求入手 ,从噪声 匹配的方 法、无
源器件的选取以及放 大器的屏 蔽与接地三个 角度提 出如何降低 前置放 大器的噪 声以提 高响应率。 关键词 :热释电探 测器;前置放 大器;响应率
中图分类号 :T 2 5 N 1 文献标识码 :A 文章编号 :17 —97 2 1 0 -0 5 -0 6 2 8 0( 0 1) 2 0 1 3
对一定调制频率的光源 ,应选用窄带选频放大
人低负载电阻尼C 砭) &≤ 。此时,探测器的响应时间 常数为 见 和 c的乘积 , ̄ - L 。其中 c c [ RC h = = G,
G为器件电容 , 为场效应管的输入电容 。 同所 有探测 器一 样 ,热释 电探测 器 的探测 率 同 样受其噪声的限制 。热释电探测器必须考虑的基 本噪声源是 电阻的热噪声、由元件热力学特性决定 的温度或背景辐射噪声以及放大器噪声。放大器噪
正确选择低噪声放大器

正确选择低噪声放大器计算总噪声特定频率下运算放大器总输入噪声的标准表达式为:where: rn = 反相输入等效串联电阻rp = 同相输入等效串联电阻en = 特定频率下输入电压噪声密度in = 特定频率下输入电流噪声密度t = 以开尔文(°k)为单位的绝对温度k = 1.38 x 10-23 j/°k (波尔兹曼常数)。
公式1是指定频率下噪声与带宽对应关系。
为计算总噪声,用et (以nv/为单位)乘以带宽的平方根即可。
例如,如果放大器的带宽范围为100hz至1khz,那么,下式就是整个带宽范围内的总噪声: 上述例子给出了电压噪声和电流噪声在整个带宽范围内固定时,总噪声的计算公式(适用于放大器电路带宽的较低频率值大于运算放大器的电压噪声和电路噪声1/f频率的情况)。
如果电压噪声和电流噪声在整个带宽范围内是变化的,那么总噪声的计算公式要更复杂。
根据公式1和图2可很容易地看出电路源阻抗对噪声的影响。
源阻抗较低的系统,电压噪声是主要的噪声来源;源阻抗增大时,电阻噪声占主导地位,甚至可以忽略放大器的电压噪声。
源阻抗继续增大时,电流噪声成为噪声的主要因素。
放大器设计对噪声性能的影响噪声性能是放大器设计的一个考虑因素,三种常见的低噪声放大器分别为:双极型、jfet输入和cmos输入。
尽管每种设计都能提供低噪声特性,但其性能不同。
双极型放大器双极型放大器是低噪声放大器中最常见的选择。
低噪声、双极型放大器,如max410,可提供极低的输入电压噪声密度(1.8nv/)和相对较高的输入电流噪声密度(1.2pa/)。
该类放大器的单位增益带宽的典型值小于30mhz。
为确保从双极型运算放大器获得低电压噪声,ic设计人员会在输入级。
噪声低噪声前置放大和屏蔽接地技术应用

功率谱密度与自相关函数的关系是一对傅立叶变换的关系: ,
VAVB噪电 声密 压度 V/Hz AB
(4)放大器或线性网络的等效噪声带宽(Equivalent Noise Bandwidth ) 噪声带宽概念的出现,最初是为了从具有宽带噪声输入的放大器中快 速计算输出噪声功率,这个概念也可以推广到信号带宽。等效噪声带 宽是假想的矩形频谱宽度,该宽度(带宽)内的功率等于实际频谱在 正频率范围内的功率(即实际绝对带宽内的功率),简言之就是两者 的功率相等。 计算公式:
阻抗匹配的基本原理:
1.纯电阻电路 把一个电阻为R的用电器,接在一个电动势为E、内阻为r的电池
组上,在什么条件下电源输出的功率最大呢?
U R
r
当外电阻等于内电阻时,电源对外电路输出的功率最大,这就是纯电 阻电路的功率匹配。假如换成交流电路,同样也必须满足R=r这个条 件电路才能匹配。 2.电抗电路(略)
爆裂噪声是一种流过半导体PN结电流的突然变化。通常的爆裂噪 声电流只在两种电流值之间切换,取决于半导体制作工艺和材料中 杂质的情况,其出现的几率可在每秒几百个到几分钟一个之间变化。 它是电流型噪声,在高阻电路中影响更大。
f<f0时,功率谱密度曲线趋于平坦。 爆裂噪声是电流型噪声,在高阻电路中影响更大。通过改善半
2)器件的 和噪声系数都是频率f的函数,因此各种低噪声器件只是
在一定的频率范围内才能达到其最小噪声系数。
结论:
一件器材的输出阻抗和所连接的负载阻 抗之间所应满足的某种关系,以免接上 负载后对器材本身的工作状态产生明显 的影响。对电子设备互连来说,例如信 号源连放大器,前级连后级,只要后一 级的输入阻抗大于前一级的输出阻抗510倍以上,就可认为阻抗匹配良好;对 于放大器连接音箱来说,电子管机应选 用与其输出端标称阻抗相等或接近的音 箱,而晶体管放大器则无此限制,可以 接任何阻抗的音箱。
射频前端设计中的低噪声放大器设计原则

射频前端设计中的低噪声放大器设计原则在射频前端设计中,低噪声放大器是至关重要的组成部分。
在设计低噪声放大器时,需要遵循一些原则以确保放大器的性能达到最佳状态。
首先,要选择合适的器件。
在设计低噪声放大器时,应选择高品质、低噪声的放大器器件。
常用的低噪声放大器器件包括场效应晶体管(FET)和双极晶体管(BJT)。
这些器件的噪声特性直接影响到整个放大器的性能,因此选择适当的器件至关重要。
其次,要注意电路匹配。
在低噪声放大器设计中,电路匹配是十分重要的。
通过进行合适的匹配,可以降低信号与噪声之间的干扰,从而提高放大器的性能。
电路匹配通常通过使用阻抗匹配网络来实现,确保输入与输出之间的阻抗匹配良好。
此外,要注意布局设计。
在低噪声放大器设计中,良好的布局设计可以有效地减少干扰和噪声。
应尽量减少电路路径长度,降低电路中的电感和电容,以减少信号与噪声之间的相互影响。
此外,应注意良好的接地设计,确保信号的良好接地,避免地线回流和干扰。
另外,要进行合适的偏置设计。
在低噪声放大器设计中,正确的偏置设计可以有效地提高放大器的性能。
合适的偏置电流可以提高放大器的线性度和稳定性,从而减少噪声的影响。
应根据所选用的器件类型和工作频率进行合适的偏置设计,以确保放大器性能的优化。
最后,要进行合适的仿真和测试。
在设计低噪声放大器时,应进行充分的仿真和测试,以验证电路设计的正确性和性能。
通过仿真可以提前发现潜在问题并进行调整,从而减少后期调试的时间和成本。
在实际测试中,应使用专业的测试设备和方法进行性能测试,确保放大器的性能达到设计要求。
综上所述,在设计射频前端中的低噪声放大器时,需要遵循一些设计原则,包括选择合适的器件、注意电路匹配、注意布局设计、进行合适的偏置设计以及进行充分的仿真和测试。
通过遵循这些原则,可以设计出性能优异的低噪声放大器,从而提高整个射频前端系统的性能和可靠性。
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
正确选择低噪声放大器(LNA)

正确选择低噪声放大器(LNA)该应用笔记检验了影响放大器噪声的关键参数,说明不同放大器设计(双极型、JFET输入或CMOS输入设计)对噪声的影响。
本文还阐述了如何选择一款适合低频模拟应用(如数据转换器缓冲、应变仪信号放大和麦克风前置放大器)的低噪声放大器。
基于CMOS输入放大器,MAX4475,举例说明多数低频模拟应用中这种新型CMOS放大器的设计优势。
目前,有关低噪声放大器的讨论常常关注于RF/无线应用,但实际应用中,噪声对于低频模拟产品(如数据转换器缓冲、应变仪信号放大和麦克风前置放大器)也有很大影响,是一项重要的考虑因素。
为了选择一款合适的放大器,设计工程师必须首先了解放大器是否拥有低噪声特性和相关的噪声参数。
另外,还要了解不同类型放大器(双极型、JFET输入或CMOS输入)的噪声参数差异。
噪声参数尽管影响放大器噪声性能的参数有很多,但最重要的两个参数是:电压噪声和电流噪声。
电压噪声是指在没有它噪声干扰的情况下,放大器输入短路时出现在输入端的电压波动。
电流噪声是指在没有其它噪声干扰的情况下,放大器输入开路时出现在输入端的电流波动。
描述放大器噪声的典型指标是噪声密度,也称作点噪声。
电压噪声密度单位为nV/√Hz,电流噪声密度通常表示为pA/√Hz。
在低噪声放大器数据资料中可以找到这些参数,而且,一般给出两种频率下的数值:一个是低于200Hz的闪烁噪声;另一个是在1kHz通带内的噪声。
简单起见,这些测量值以放大器输入端为参考,不需要考虑放大器增益。
图1所示为电压噪声密度与频率的对应关系曲线。
噪声曲线与两个主要的噪声成份有关:闪烁噪声和散粒噪声。
闪烁噪声是所有线性器件固有的随机噪声,也称作1/f 噪声,因为噪声振幅与频率成反比。
闪烁噪声通常是频率低于200Hz时的主要噪声源,如图1所示。
1/f角频率是指噪声大小基本相同、不受频率变化影响的起始频率。
散粒噪声是流过正向偏置pn结的电流波动所造成的白噪声,也出现在该频段。
《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。
本文将介绍一种低噪声低失真前置放大器的研制过程及关键技术。
二、前置放大器设计需求分析在研制低噪声低失真前置放大器时,需要充分考虑其应用场景和性能要求。
首先,要保证在低噪声环境下工作,以减小外界干扰对测量结果的影响;其次,要保证低失真,以减小信号传输过程中的畸变;此外,还需要考虑放大器的线性度、带宽、增益可调范围等因素。
根据这些需求,我们可以确定前置放大器的设计指标。
三、电路设计与元件选择1. 电路设计:采用差分输入结构,以减小共模噪声的干扰。
同时,通过优化电路布局和参数设计,降低电路自身的热噪声。
2. 元件选择:选用低噪声、高精度运算放大器作为核心部件,同时选用优质的电阻、电容等元件,以降低整体噪声和提高电路稳定性。
四、低噪声技术实现1. 优化电源设计:采用低噪声、低纹波的电源供应,以减小电源噪声对放大器性能的影响。
2. 噪声匹配技术:通过合理设计输入阻抗,使放大器与前级电路的噪声相匹配,以达到最小化整体噪声的目的。
3. 屏蔽与隔离:对电路板进行合理布局和屏蔽,以减小外界电磁干扰对放大器性能的影响。
同时,对关键信号进行隔离,以降低地线噪声的耦合。
五、低失真技术实现1. 非线性校正:通过引入负反馈电路,对放大器的非线性失真进行校正。
2. 滤波技术:采用高性能滤波器,对信号进行滤波处理,以减小高频噪声和杂散信号的干扰。
3. 优化电路参数:通过优化电路参数和结构,降低信号传输过程中的畸变。
六、性能测试与优化1. 测试方法:采用专业的电子测试设备,对放大器的噪声、失真、线性度、增益等性能进行测试。
2. 数据分析:根据测试数据,对放大器的性能进行评估,并找出需要优化的地方。
如何为低噪声设计选择最佳放大器?方法要点在此

如何为低噪声设计选择最佳放大器?方法要点在此当针对低噪声应用评估放大器的性能时,考虑因素之一是噪声,今天我们简要探讨在为低噪声设计选择最佳放大器时涉及到的权衡问题。
如果驱动一个带有一定源电阻的运算放大器,等效噪声输人则等于以下各项平方和的平方根:放大器的电压噪声;源电阻产生的电压;以及流过源阻抗的放大器电流噪声所产生的电压。
如果源电阻很小,则源电阻产生的噪声和放大器的电流噪声对总噪声的影响不大。
这种情况下,输人端的噪声实际上只是运算放大器的电压噪声。
如果源电阻较大,源电阻的约翰逊噪声可能远高于运算放大器的电压噪声和由电流噪声产生的电压。
但需要注意,由于约翰逊噪声仅随电阻的平方根而增长,而受电流噪声影响的噪声电压与输人阻抗成正比关系,因而对于输人阻抗值足够高的情况,放大器的电流噪声将成为主导。
当放大器的电压和电流噪声足够高时,在任何输人电阻值情况下,约翰逊噪声都不会是主导。
如果某个放大器的噪声贡献相对于源电阻可以忽略不计,则可通过运算放大器的品质因数R s, op来进行选择。
这可以通过放大器的噪声指标来计算:其中:e n表示折合到输人端的电压噪声i n表示折合到输人端的电流噪声图1给出的是1 KHz下,多种ADI工高压(最高44 V)运算放大器的电压噪声密度对与R S, OP关系的比较,1 kHz。
斜线显示了与电阻相关的约翰逊噪声。
图1. ADI的放大器噪声坐标图根据运算放大器数据手册中的数据,可以为某个选定频率制作类似的曲线图。
例如,AD8599的折合到输人端的电压噪声约为1.07 nV/√Hz,折合到输人端的电流噪声为2.3 pA/√Hz(1 kHz)。
其R s,op值约为465 S2(1 kHz)。
另外,需要注意以下几点:•与该器件相关的约翰逊噪声等效于约为69.6 Ω的源电阻(见图1);•对于超过465 Ω的源电阻,放大器电流噪声产生的噪声电压会超过源电阻产生的噪声电压;放大器的电流噪声成为主要噪声源。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性,平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益,请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间:9:00-18:30)。
• 1.电源电压 尽量减少电源种类,即偏置电源和放大器 的电源电压尽量一致。
2.有源器件的选择 3.选择电路形式
20
2.有源元器件(运放)的选择
--常用器件最佳源电阻分布示意图
Ropt
En In
例:热电偶; 光电池等(信号源电阻较小) 例: 热电阻、PIN光电二极管(信号源电阻较大)
21
• 3.选择电路形式,进行参数选择设计
不同Rs、f、NF值情况下的Eni
标号
f、Rs
Rs=100 f =100Hz
1号NF=20 dB
2号NF=3 dB
Eni
130nV
18nV
Rs=100 f =1Hz
13nV
1.8nV
如果被测信号为Vsi =1V,f =100Hz,Rs=100,若 要求系统的Vsi/Eni>10。计算选用哪个放大器?
17
补充:偏置电路和负反馈电路的噪声影响
电压串联负反馈和电压并联负反馈
Vsi R1 +
Vo
OP07
-
RF1 RF2
RF
Vsi R1 -
Vo
OP07
+
RF
18
综合举例
• 有一光导型PbS探测器,在室温下工作,其 内阻范围为100~200 k,信号的频率范围 为0~1000Hz(即 f=1kHz,f0=500Hz), Vsi为50~500V,试为其设计一低噪声前置放 大器,要求KV20,等效输入噪声Eni10V (保证)。
探测器噪声
电路噪声 --“雪上加霜”
3
光电检测电路的低噪声设计
背景
光学系统
目标
调制器
偏置电路
光电 探测器
前置 放大器
光电检测电路
信号 处理
显示
电路 噪声
前置 放大器噪声
4
1. 根据噪声系数(dB) 计算Eni
放大器总输出噪声功率 F 被放大器放大输出的源 电阻噪声功率
F
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
放大器总的等效输入噪声功率 输入端源电阻噪声功率
2. NF图的应用
• 采用噪声发生器或正弦波法,测出不同Rs和f0条件下 的一系列NF值,标在坐标图上。
7
2. NF图的应用
(1)从NF图中,可以选择NF最小的Rs和f0的范围。 (2)结合探测器的Rs和系统的带宽范围。NF图为正确选
择前置放大器提供了依据。 (3)利用NF图还可以计算出最小可检测信号(MDS)的
• 与探测器串联的阻抗元件,应满足 Rcs<<En/In Xcs<<En/In
其中Zcs=Rcs+jXcs,Rcs和Xcs分别为串联的阻性 和容性阻抗。
15
补充:偏置电路和负反馈电路的噪声影响
(3)接口电路电阻两端的直流电压应尽 量减小,以减小电阻元件的1/f 噪声。
16
补充:偏置电路和负反馈电路的噪声影响
En2i
En2o KV2
En2s
En2
I
2 n
Rs2
11
En2i
En2o KV2
En2s
En2
I n2 Rs2
(Eni )2 4kTRsf f (
En )2 f ( f
In f
Rs )2
12
实例计算
• 例如,OP07和LMC662在1kHz时的 En / f 和 In / f
分别为 :
En / f
En2i En2s
En2i 4kTRsf
用分贝表示: NF=10lgF (dB)
NF
10lg
En2i En2s
10lg En2i 4kTRsf
求出Eni:
NF
Eni 10 20 4kTRsf
5
2. NF图的应用
NF
10lg
En2i En2s
10lg En2i 4kTRsf
• 113型低噪声前置放大器的NF等值图 6
大小,MDS的定义为折合到放大器输入端的Eni。
NF
Eni 10 20 4kTRsf
8
3. 利用NF图,计算Eni, 根据Eni和Vsi来选用前置放大器
NF
Eni 10 20 4kTRsf
根据系统对(Vsi/Eni)的比值要求来选定放大器的NF值
9
4. 根据Eni和Vsi来选用前置放大器(一)
光电信号检测与处理技术
第二章 第二节 低噪声前置放大器的选用
1
光电检测电路的低噪声设计
--问题的提出
背景
光学系统
目标
调制器
偏置电路
光电 探测器
前置 放大器
信号 处理
显示
光电检测电路
提高系统信噪比途径:
--光学方法 --电学方法 --热力学方法
2
光电检测电路的低噪声设计
--问题的提出
信号光很弱时,探测器的输出信噪比很低
(1)并联负反馈的噪声贡献等效于负反馈合 成电阻与探测器的并联
• 与探测器并联的阻抗元件,应满足 Rcp>>En/In Xcp>>En/In
其中Zcp=Rcp+jXcp,Rcp和Xcp分别为并联的阻 性和容性阻抗。
14
补充:偏置电路和负反馈电路的噪声影响
(2)串联负反馈的噪声贡献等效于负反馈合 成电阻与探测器的串联
10
4.低噪声运算放大器的选用(二)
(1)选用 大器
En
/
f
和
In /
f
均小的运算放
(2)在Rs大的情况下,In / f 起着比较大的作用
*(2)可根据 IB , 计算 In / f
I2n 2qIBf
In f
2qIB
(3)计算Eni再和Vs比较。然后根据Psi/Pni(或Vsi/Eni)的 要求决定运算放大器是否符合要求。
In / f
OP07 9.6nV·Hz-1/2 120fA·Hz-1/2 LMC662 22nV·Hz-1/2 0.113fA·Hz-1/2
当Rs=50k,且工作在1kHz条件下,选 哪一种运算放大器可使 En2i 小些(假定带宽 为 f=1kHz,T=290K)?
13
补充:偏置电路和负反馈电路的噪声影响
Vsi R1 +
Vo
OP07
-
RF1 RF2
RF
Vsi R1 -
Vo
OP07
+
RF
电压串联负反馈;电压并联负反馈
反相比例放大电路不会引入共模干扰, 但容易引入电阻的热噪声;同相比例放 大电路容易实现低噪声设计。
22