低噪声前置放大器电路设计步骤
ADS设计低噪声放大器的详细步骤课件PPT

ADS软件基本操作
01
创建新工程
通过菜单栏或工具栏选择“文件”->“新建”->“工程”,命名并选
择工程保存位置。
02 03
创建电路图
在工程浏览器中右键单击“Circuit Design”文件夹,选择“New”>“Circuit Design”,命名并选择保存位置。在电路图编辑器中绘制 电路图,使用元件库添加元件符号,并连接电路。
菜单栏包含文件、编辑、视图、仿真 等常用命令。
工具栏提供了常用命令的快捷方式, 方便用户快速执行操作。
工程浏览器用于管理工程文件和电路 元件,方便用户组织和查找相关资源。
电路图编辑器用于绘制和编辑电路图, 支持多种元件符号和连线方式。
仿真结果显示窗口用于显示仿真结果 和分析数据,支持多种图表和报告输 出。
03 低噪声放大器设计基础
低噪声放大器概述
01
低噪声放大器是一种电子器件, 用于放大微弱信号,通常用于接 收机前端,提高信号的信噪比。
02
低噪声放大器通常采用晶体管作 为放大元件,通过合理的设计和 匹配电路,实现低噪声、高线性 度和宽频带放大。
低噪声放大器设计原理
01
02
03
04
低噪声放大器设计主要关注噪 声系数、增益和线性度等性能
设置仿真参数
在仿真结果显示窗口中设置仿真参数,如仿真类型、扫描参数、收敛方 法等。
ADS软件基本操作
运行仿真
点击仿真结果显示窗口中的 “Simulate”按钮,开始运行仿真 。仿真完成后,结果将显示在仿真结 果显示窗口中。
分析仿真结果
可以使用仿真结果显示窗口中的图表 和报告工具对仿真结果进行分析和评 估。根据需要调整电路参数或重新进 行仿真,以达到最佳性能。
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
低噪声放大器设计流程

低噪声放大器设计流程低噪声放大器可是个很有趣的东西呢,那咱就来说说它的设计流程吧。
一、确定需求。
咱得先搞清楚这个低噪声放大器要用在啥地方呀。
是在无线电通信里呢,还是在其他的一些电子设备里。
不同的用途对它的要求可不一样哦。
比如说,如果是用在收音机这种接收微弱信号的设备里,那对噪声的要求就特别严格,因为一点点噪声可能就会让我们听到的广播全是杂音。
这就像是你在一个很安静的图书馆里,哪怕一点点小动静都会很烦人一样。
所以这时候我们就要明确,这个放大器要把信号放大多少倍,能允许的最大噪声是多少,工作的频率范围是多少之类的基本要求。
二、选择晶体管。
晶体管可是低噪声放大器的核心部件呢。
这就像挑演员一样,要挑个合适的。
我们要找那种本身噪声就比较小的晶体管。
一般来说,场效应晶体管(FET)在这方面就比较有优势。
不过呢,也不是所有的FET都好,我们还得看它的其他参数,像增益呀,输入输出阻抗呀之类的。
就好比你选演员,不能只看颜值,演技也很重要对吧。
在这个过程中,我们可能要在各种晶体管的数据手册里翻来翻去,对比它们的各种参数,就像在购物网站上挑东西一样,得精挑细选。
三、电路拓扑结构。
这一步就像是给我们的放大器设计一个房子的框架。
有好几种常见的拓扑结构可以选择呢,像共源极、共栅极、共漏极这些。
每一种都有它的优缺点。
共源极结构比较简单,而且增益比较高,但是输入输出的隔离度可能不是很好。
共栅极结构呢,在高频的时候表现比较好,输入输出的隔离度也不错,不过增益相对来说会低一点。
这就需要我们根据之前确定的需求来选择最合适的结构。
这就像你盖房子,要根据自己的居住需求和预算来选择是盖个小平房还是小洋楼一样。
四、计算元件参数。
选好了晶体管和拓扑结构,接下来就要计算电路里各个元件的参数啦。
比如说电阻、电容的值。
这可不是随便乱猜的哦。
我们要根据一些电路理论知识,像欧姆定律、基尔霍夫定律之类的来计算。
这个过程可能会有点复杂,就像做一道超级难的数学题一样。
ADS设计低噪声放大器详细步骤

ADS设计低噪声放大器详细步骤低噪声放大器(Low Noise Amplifier,LNA)是无线通信系统中一个重要的组成部分,其功能是将接收到的微弱信号放大,以便后续的处理和解调。
设计低噪声放大器需要考虑多个因素,包括噪声系数、增益、带宽、稳定性等。
下面是一个详细的设计步骤,用于设计低噪声放大器。
1.确定设计规格:a.确定工作频率范围:通常情况下,设计LNA需要确定工作频率的范围,以便选择合适的器件和电路结构。
b.确定增益和噪声系数要求:根据系统需求,确定LNA的增益和噪声系数的要求。
一般来说,增益越高,噪声系数越低,但二者之间存在一定的折衷关系。
2.选择器件:根据设计规格,选择适当的射频器件。
常见的射频器件包括双极性晶体管(BJT),高电子迁移率晶体管(HEMT),甲乙基氮化镓场效应晶体管(GaAsFET)等。
3.确定电路结构:根据选择的器件和设计规格,确定LNA的电路结构。
常见的LNA电路结构包括共源极结构、共栅极结构和共基极结构。
根据不同的结构,可以实现不同的增益和噪声系数。
4.进行器件参数提取:使用器件模型,从所选器件中提取器件的S参数(散射参数)、Y参数(混合参数)等。
这些参数将在后续的仿真和优化中使用。
5.进行电路仿真:使用电路仿真软件(如ADS,Spectre等),根据设计的电路结构和选取的器件参数,进行电路的仿真。
可以通过改变电路参数和器件参数,来优化电路的性能。
6.进行电路优化:在仿真过程中,可以进行电路参数的优化。
优化的目标可以是噪声系数、增益、带宽等。
通过反复地优化,寻找最佳的电路参数。
7.器件布局和仿真:根据优化后的电路参数,进行射频电路的布局设计。
布局需要考虑信号和功率的传输、射频电感和电容的布线、射频耦合以及射频接地等因素。
8.器件特性提取:根据布局后的射频电路,提取各个节点的特性参数,如增益、输入输出阻抗、稳定性等。
9.进行电路仿真验证:使用仿真软件进行电路的验证,比较仿真结果与设计目标的一致性。
低噪声放大实验技术的电路设计与噪声测量方法

低噪声放大实验技术的电路设计与噪声测量方法引言:在电子领域中,噪声一直是一个令人头疼的问题。
尤其在放大器设计中,噪声的存在对信号品质产生不可忽视的影响。
为了提高放大器的性能和减少噪声的影响,低噪声放大器设计技术得到了广泛的研究与应用。
本文将介绍低噪声放大实验技术的电路设计以及常用的噪声测量方法。
一、低噪声放大器电路设计1. 噪声源识别在进行低噪声放大器设计之前,首先需要识别噪声的来源。
在放大器中,噪声主要有热噪声、亚瑟贝克效应和1/f噪声等。
了解噪声源的类型可以有针对性地进行电路设计和噪声分析。
2. 选择低噪声元件在放大器电路中,选择低噪声元件是实现低噪声放大的重要步骤。
例如,低噪声管可以在前置放大器中使用,而噪声系数较小的电阻器则可以在电路中使用。
3. 优化电路布局电路的布局也对噪声性能产生影响。
在电路设计中,应尽量避免元件之间的相互干扰,减少电流回路的面积。
同时,还可以采取屏蔽措施,减少外界干扰对电路的影响。
4. 运用差动对抗共模噪声技术差动对抗共模噪声技术是一种常用的低噪声放大器设计方法。
通过在电路中引入差动对抗结构,可以有效抑制共模噪声的影响,提高信号的纯净度。
5. 使用负反馈技术负反馈技术在放大器设计中被广泛应用。
通过引入负反馈回路,可以降低放大器的噪声系数,提高整体的信噪比。
在设计中,合理选择反馈系数和优化反馈回路的参数是关键。
二、噪声测量方法1. 噪声功率谱密度测量噪声功率谱密度是描述噪声分布频率特性的重要参数。
常用的测量方法是通过谱分析仪进行,将信号输入到谱分析仪中,然后读取噪声功率谱密度曲线。
此方法适用于分析噪声的频域分布特性。
2. 噪声参数测量常见的噪声参数包括噪声系数、亚瑟贝克系数和1/f噪声系数等。
测量方法主要通过连接噪声源和测量设备,例如噪声系数测量器,对噪声参数进行测量并记录结果。
3. 热噪声测量热噪声是放大器中最主要的噪声源之一,测量方法通常是通过连接热阻或热电偶等元件,将其输入到噪声测量装置中进行测量。
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
LMH低噪声前置放大器与线路驱动器电路设计

LMH低噪声前置放大器与线路驱动器电路设计
LMH6672低噪声前置放大器与线路驱动器电路设计
由于LMH6672芯片只需一个电源供电便可输出极高的驱动电流,而且失真率低,因此可以用作上行DSL线路驱动器驱动器。
LMH6672芯片用作差分输出驱动器时,可以驱动50Ω负载,达到16.8Vpp的摆幅,失真率只有-93dBc,可支持最高的上行功率,确保ADSL线路支持最高的传输率。
图3是典型的线路驱动器电路图,图中的线路驱动器通过匝数比为1:2的变压器,可驱动100Ω的双绞线电缆。
这个非反相驱动放大器的电压增益由公式(1)或(2)确定。
1 + 2×RF+/RG (1)
1 + 2×RF-/RG (2)
图中采用电容CG,将直流增益设定为1V/V。
LMH6622用作下行低噪声噪声前置放大器
由于LMH6622的噪声及失真率较低,因此可用作下行链路的低噪声前置放大器。
低噪声及低失真率这两个优点可确保接收通路具有很高的动态范围,以满足ADSL标准有关线性度及噪声的严格规定。
图4的LMH6622芯片可以实现反相加法放大器的功能,以便提供接收前置放大器通道增益,并消除驱动器的回波信号。
为了消除接收通道上的驱动器回波信号的干扰,R1+必须设定为2×R2+,而R1-也必须设定为2×R2-。
实际应用中,由于信号匹配并不理想,因此混合抑制约为12dB。
在仿真时可以改变电阻值,以便测试出接收电路的真正性能。
ADS设计低噪声放大器的详细步骤课件

系统集成与优化
讨论了未来低噪声放大器在 系统集成中的优化方法,包 括功耗、尺寸和可靠性等方 面的改进。
标准化与可靠性
探讨了未来低噪声放大器设 计的标准化和可靠性问题, 以提高产品的互操作性和稳 定性。
THANKS
感谢观括菜单栏、 工具栏、工作区和状 态栏等部分。
菜单栏
菜单栏包括文件、编 辑、视图、仿真、设 计等常用命令。
工具栏
工具栏提供了常用命 令的快捷方式,方便 用户快速操作。
工作区
工作区是用户进行电 路设计和仿真的主要 区域。
状态栏
状态栏显示当前操作 的状态和提示信息。
04
对信号的影响。
设计实例二:复杂低噪声放大器
总结词
自动增益控制
复杂低噪声放大器在简单低噪声放大器的 基础上增加了更多的功能和优化措施,以 适应更复杂的应用需求。
通过反馈控制电路,实现增益的自动调整 ,确保输出信号的稳定。
抑制谐波失真
多频段设计
通过使用负反馈技术,减小信号的谐波失 真,提高信号质量。
针对不同频段的应用需求,设计多频段低 噪声放大器,实现宽频带信号的放大。
确定功耗
根据应用场景和便携性要求, 设定低噪声放大器的功耗,以
确保设备的续航能力。
选择合适的器件
选择合适的晶体管
根据设计目标和工艺条件,选择合适 的晶体管类型和型号,以满足性能和 成本要求。
选择合适的电阻和电容
根据电路设计和性能要求,选择合适 的电阻和电容,以确保电路的稳定性 和性能。
建立电路模型
课程目标
1
了解低噪声放大器的基本概念、原理和应用。
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低噪声前置放大器电路设计步骤及相关注意事项
时间:2009-10-14 来源:作者:点击:281
低噪声前置放大器电路设计步骤及相关注意事项
前置放大器是指置于信源与放大器级之间的电路或电子设备,例如置于光盘播放机与高级音响系统功率放大器之间的音频前置放大器。
前置放大器是专为接收来自信源的微弱电压信号而设计的,已接收的信号先以较小的增益放大,有时甚至在传送到功率放大器级之前便先行加以调节或修正,如音频前置放大器可先将信号加以均衡及进行音调控制。
无论为家庭音响系统还是PDA设计前置放大器,都要面对一个十分头疼的问题,即究竟应该采用哪些元件才恰当?
元件选择原则
由于运算放大器集成电路体积小巧、性能卓越,因此目前许多前置放大器都采用这类运算放大器芯片。
我们为音响系统设计前置放大器电路时,必须清楚知道如何为运算放大器选定适当的技术规格。
在设计过程中,系统设计工程师经常会面临以下问题。
是否有必要采用高精度的运算放大器?
输入信号电平振幅可能会超过运算放大器的错误容限,这并非运算放大器所能接受。
若输入信号或共模电压太微弱,设计师应该采用补偿电压(Vos)极低而共模抑制比(CMRR)极高的高精度运算放大器。
是否采用高精度运算放大器取决于系统设计需要达到多少倍的放大增益,增益越大,便越需要采用较高准确度的运算放大器。
运算放大器需要什么样的供电电压?
这个问题要看输入信号的动态电压范围、系统整体供电电压大小以及输出要求才可决定,但不同电源的不同电源抑制比(PSRR)会影响运算放大器的准确性,其中以采用电池供电的系统所受影响最大。
此外,功耗大小也与内部电路的静态电流及供电电压有直接的关系。
输出电压是否需要满摆幅?
低供电电压设计通常都需要满摆幅的输出,以便充分利用整个动态电压范围,以扩大输出信号摆幅。
至于满摆幅输入的问题,运算放大器电路的配置会有自己的解决办法。
由于前置放大器一般都采用反相或非反相放大器配置,因此输入无需满摆幅,原因是共模电压(Vcm)永远小于输出范围或等于零(只有极少例外,例如设有浮动接地的单供电电压运算放大器)。
增益带宽的问题是否更令人忧虑?
是的,尤其是对于音频前置放大器来说,这是一个非常令人忧虑的问题。
由于人类听觉只能察觉大约由20Hz至20kHz频率范围的声音,因此部分工程师设计音频系统时会忽略或轻视这个“范围较窄”的带宽。
事实上,体现音频器件性能的重要技术参数如低总谐波失真(THD)、快速转换率(slew rate)以及低噪声等都是高增益带宽放大器所必须具备的条件。
图1,建议选用的放大器
深入了解噪声
在设计低噪声前置放大器之前,工程师必须仔细审视源自放大器的噪声,一般来说,运算放大器的噪声主要来自四个方面:
热噪声 (Johnson):由于电导体内电流的电子能量不规则波动产生的具有宽带特性的热噪声,其电压均方根值的正方与带宽、电导体电阻及绝对温度有直接的关系。
对于电阻及晶体管(例如双极及场效应晶体管)来说,由于其电阻值并非为零,因此这类噪声影响不能忽视。
闪烁噪声(低频):由于晶体表面不断产生或整合载流子而产生的噪声。
在低频范围内,这类闪烁以低频噪声的形态出现,一旦进入高频范围,这些噪声便会变成“白噪声”。
闪烁噪声大多集中在低频范围,对电阻器及半导体会造成干扰,而双极芯片所受的干扰比场效应晶体管大。
射击噪声(肖特基):肖特基噪声由半导体内具有粒子特性的电流载流子所产生,其电流的均方根值正方与芯片的平均偏压电流及带宽有直接的关系。
这种噪声具有宽带的特性。
爆玉米噪声(popcorn frequency):半导体的表面若受到污染便会产生这种噪声,其影响长达几毫秒至几秒,噪声产生的原因仍然未明,在正常情况下,并无一定的模式。
生产半导体时若采用较为洁净的工艺,会有助减少这类噪声。
此外,由于不同运算放大器的输入级采用不同的结构,因此晶体管结构上的差异令不同放大器的噪声量也大不相同。
下面是两个具体例子。
双极输入运算放大器的噪声:噪声电压主要由电阻的热噪声以及输入基极电流的高频区射击噪声所造成,低频噪声电平大小取决于流入电阻的输入晶体管基极电流产生的低频噪声;噪声电流主要由输入基极电流的射击噪声及电阻的低频噪声所产生。
CMOS 输入运算放大器的噪声:噪声电压主要由高频区通道电阻的热噪声及低频区的低频噪声所造成,CMOS放大器的转角频率(corner frequency)比双极放大器高,而宽带噪声也远比双极放大器高;噪声电流主要由输入门极漏电的射击噪声所产生,CMOS放大器的噪声电流远比双极放大器低,但温度每升高10(C,其噪声电流便会增加约40%。
工程师必须深入了解噪声问题及进行大量计算,才可将这些噪声化为数字准确表达出来。
为了避免将问题复杂化,这里只选用音频技术规格最关键的几个参数。
输入参照噪声总量(
上述方程式中的S及N均为功率。
PDA麦克风前置放大器电路
在这里我们讨论一下如何设计一款适合PDA采用的麦克风前置放大器,正如上文所述,我们必须明白信源是输入前置放大器的信号。
首先,我们必须知道以下信息:计划采用的麦克风类型麦克风输出信号电平麦克风阻抗及指定阻抗的频率增
益规定,有关增益可能受运算放大器的增益带宽积所限制输入信号频率范围噪声规定例如某种陶瓷麦克风的技术规格如下:阻抗:2.2k((以1kHz的频率操作) 输出信号:200(Vpp 音频输入频率范围:100Hz至4kHz 热噪声:2nV(Hz 前置放大器的增益指标:500(非反相),第一级可达5倍增益,第二级可达100倍增益。
我们引用公式1:
图2MIC前置放大器电路图
请注意,这款电路只适用于单电源供电的设计,其中输入及输出电容器(C1及C4)只是选项,工程师可根据实际情况考虑选用。
适用与否取决于用户系统的输入与输出如何连接。
若麦克风输出设有直流补偿,那么便需要增设C1输入电容器,以便阻塞直流电信号。
输出电容器也可发挥相同的作用。
目前市场上出售的麦克风大部分以2k(左右的高阻抗麦克风以及只有几百(的低阻抗麦克风为主,这两类麦克风都可采用上述前置放大器设计。
高阻抗高输出麦克风前置放
大器较为简单,可以采用非反相或反相放大器配置。
由于其频率响应较为平坦,因此无需特别加以均衡,而且输入电平较大,放大器对噪声的要求很低,但高阻抗麦克风对来历不明的噪声及磁场极为敏感。
低阻抗低输出麦克风前置放大器也可采用非反相或反相放大器将输入信号放大,频率响应及均衡等方面的要求都与高阻抗高输出的前置放大器大致相同。
如果麦克风的输出电平较低,工程师必须注意选用低噪声的运算放大器。
如性能较好的低噪声运算放大器应该产生较低的输入参照电压噪声,而且噪声不应超过10nV((Hz)。