笫3章高頻放大器2

1、本章要點(diǎn)：本章要點(diǎn)： 一、一、 二、晶體管的高頻小信號等效電路和參數(shù)二、晶體管的高頻小信號等效電路和參數(shù) 三、高頻小信號寬帶放大器三、高頻小信號寬帶放大器 n 雙極型晶體管放大電路雙極型晶體管放大電路 四、四、自動增益控制（自動增益控制（AGC）電路電路 五、放大器的噪聲五、放大器的噪聲 電阻的熱噪聲、器件噪聲、噪聲系數(shù)電阻的熱噪聲、器件噪聲、噪聲系數(shù)噪聲系數(shù)噪聲系數(shù) 級聯(lián)網(wǎng)絡(luò)的噪聲、接收機(jī)的靈敏度與最小可檢測信號級聯(lián)網(wǎng)絡(luò)的噪聲、接收機(jī)的靈敏度與最小可檢測信號 噪聲溫度、低噪聲放大器噪聲溫度、低噪聲放大器 (*) 電阻的熱噪聲電阻的熱噪聲 電子器件的噪聲電子器件的噪聲 噪聲系數(shù)噪聲系數(shù) 級聯(lián)網(wǎng)

2、絡(luò)的噪聲級聯(lián)網(wǎng)絡(luò)的噪聲 接收機(jī)的靈敏度與最小可檢測信號接收機(jī)的靈敏度與最小可檢測信號 噪聲溫度噪聲溫度 低噪聲放大器低噪聲放大器 (*) 功率功率 譜函數(shù)表示譜函數(shù)表示 白噪聲：白噪聲：功率譜密度在整個頻段內(nèi)為一恒定值（均勻的）的噪聲功率譜密度在整個頻段內(nèi)為一恒定值（均勻的）的噪聲 有色噪聲有色噪聲:在有效頻帶內(nèi)，功率譜分布不均勻的噪聲在有效頻帶內(nèi)，功率譜分布不均勻的噪聲 （1）電阻熱噪聲的主要特性）電阻熱噪聲的主要特性 dttv T P T nn )( 1 0 2 dttv T v T n T n )( 1 lim 0 22 噪聲的計(jì)量：噪聲的計(jì)量： 在一個相當(dāng)長的觀測時間內(nèi)，在一個相當(dāng)長的

3、觀測時間內(nèi)， 噪聲電流（或電壓）的平均噪聲電流（或電壓）的平均 值趨于零。值趨于零。 噪聲功率噪聲功率 則趨于一有限值。則趨于一有限值。 n P 噪聲功率也用噪聲電壓方均值噪聲功率也用噪聲電壓方均值 表示。（單位電阻）表示。（單位電阻） 2 n v 電阻熱噪聲產(chǎn)生機(jī)理：電阻熱噪聲產(chǎn)生機(jī)理： 自由電子的自由電子的無規(guī)則熱運(yùn)動無規(guī)則熱運(yùn)動。 自由電子與晶格碰撞，產(chǎn)生自由電子與晶格碰撞，產(chǎn)生 持續(xù)時間持續(xù)時間 很窄的電脈沖。很窄的電脈沖。頻譜很寬頻譜很寬 s 1413 1010 電阻熱噪聲是無數(shù)個電脈沖疊加的結(jié)果。電阻熱噪聲是無數(shù)個電脈沖疊加的結(jié)果。 t tvn 0 噪聲電流（或電壓）表現(xiàn)為一隨機(jī)噪

4、聲電流（或電壓）表現(xiàn)為一隨機(jī) 的電振動的電振動 （ 電阻熱噪聲的功率譜密度：電阻熱噪聲的功率譜密度： 單位是單位是W/Hz。 )( fWv 2 )(1 4 )( f kTR fW v 右式，右式， 為自由電子為自由電子 每秒鐘的碰撞次數(shù)。事實(shí)上，由每秒鐘的碰撞次數(shù)。事實(shí)上，由 于于 f ，常簡化右下式為：常簡化右下式為： 1413 1010 kTRfWv4)( 電阻熱噪聲為電阻熱噪聲為白噪聲，白噪聲，因?yàn)槠涔β首V因?yàn)槠涔β首V 密度在很寬的頻率范圍內(nèi)均為密度在很寬的頻率范圍內(nèi)均為 kTR4 ff fWi fWi H H fWO fWO )()()( 2 fWjfHfW vo t有色噪聲有色噪聲

5、白噪聲通過有限頻帶網(wǎng)絡(luò)后，變成了白噪聲通過有限頻帶網(wǎng)絡(luò)后，變成了有色噪聲有色噪聲。 kJk/1038. 1 23 T為絕對溫度為絕對溫度 dttv T v T n T n )( 1 lim 0 22 kTRfWv4)( fKTRdfjfHfWv vn 4)( 2 0 2 R (有噪） 等效為等效為 RR (無噪）(無噪） )(fW v 2 n v 1 R (有噪） 2 R (有噪） 等效為等效為 R (無噪） 2 n v fKTR vvv nnn 4 2 2 2 1 2 21 RRR 或或 從時域角度得到：從時域角度得到： 從頻域角度得到：從頻域角度得到： 兩電阻串聯(lián)后總的噪聲電壓均方值，等于

6、串聯(lián)總電阻產(chǎn)生的噪聲兩電阻串聯(lián)后總的噪聲電壓均方值，等于串聯(lián)總電阻產(chǎn)生的噪聲 電壓均方值。電阻并聯(lián)類推。電壓均方值。電阻并聯(lián)類推。 f 舉例：舉例： 并聯(lián)電路如圖并聯(lián)電路如圖，求端口噪聲電壓均方值。求端口噪聲電壓均方值。 （理想的電抗元件無噪聲（理想的電抗元件無噪聲 ） RC RCC R 2 n v 2 n v )( fWv 理想網(wǎng)絡(luò) 解：解：將有噪電阻表示為噪聲串聯(lián)等效電路，如圖所示。將有噪電阻表示為噪聲串聯(lián)等效電路，如圖所示。 則無噪電阻則無噪電阻 與與 為一理為一理 想網(wǎng)絡(luò)，其傳遞函數(shù)為：想網(wǎng)絡(luò)，其傳遞函數(shù)為： RC 2 )(1 1 )( CR jH 則可得：則可得： C kT dfjH

7、fWv vn 2 0 2 )()( n BW 并聯(lián)網(wǎng)絡(luò)等效噪聲帶寬并聯(lián)網(wǎng)絡(luò)等效噪聲帶寬 ：RC n BW C kT dfjHfWv vn 2 0 2 )()( fkTRvn 4 2 比較：比較： RC fBWn 4 1 并聯(lián)網(wǎng)絡(luò)半功率點(diǎn)帶寬并聯(lián)網(wǎng)絡(luò)半功率點(diǎn)帶寬 ：RCBW RC BW 2 1 實(shí)際是傳遞函數(shù)曲線下面實(shí)際是傳遞函數(shù)曲線下面 的面積，其值稍大于網(wǎng)絡(luò)的半的面積，其值稍大于網(wǎng)絡(luò)的半 功率點(diǎn)通頻帶功率點(diǎn)通頻帶 。 n BW BW 右圖所示右圖所示 和和 之間的之間的 關(guān)系。由圖可知，寬度為關(guān)系。由圖可知，寬度為 的矩形面積與曲線下面的面積的矩形面積與曲線下面的面積 是相等的。是相等的。

8、BW n BW n BW )( fWv f BW n BW BW C L L R C 2 n v R 2 nR v 2 n v 并聯(lián)諧振回路的噪聲并聯(lián)諧振回路的噪聲 BwkTR Q f kTRvn 2 4 2 4 0 0 0 0 2 RQR 2 00 并聯(lián)諧振回路的熱噪聲電壓均方值等于諧振并聯(lián)諧振回路的熱噪聲電壓均方值等于諧振 電阻在等效噪聲帶寬上產(chǎn)生的噪聲功率。電阻在等效噪聲帶寬上產(chǎn)生的噪聲功率。 （1）晶體管的噪聲）晶體管的噪聲 電阻熱噪聲：電阻熱噪聲： 各電極的體電阻（基極體電阻）各電極的體電阻（基極體電阻） 自由電子熱運(yùn)動產(chǎn)生的噪聲。自由電子熱運(yùn)動產(chǎn)生的噪聲。 fkTrv bbbb 2

9、 4 散粒噪聲：散粒噪聲： 這是電子流的不均勻性引起的。這是電子流的不均勻性引起的。 （白噪聲（白噪聲） fqIi Een 2 2 fqIi cocn 2 2 0 分配噪聲：分配噪聲： 載流子在基區(qū)分配比例隨機(jī)變化載流子在基區(qū)分配比例隨機(jī)變化 所產(chǎn)生的噪聲稱為分配噪聲所產(chǎn)生的噪聲稱為分配噪聲。 （有色噪聲）（有色噪聲） fqIi Cen )1 (2 0 2 2 1 / f 噪聲噪聲：低頻時比較顯著。在低頻時比較顯著。在1KHz以上，則可以忽略。以上，則可以忽略。 （有色噪聲）（有色噪聲） （ （2）場效應(yīng)管的噪聲）場效應(yīng)管的噪聲 溝道熱噪聲溝道熱噪聲： 由導(dǎo)電溝道電阻產(chǎn)生的噪聲。由導(dǎo)電溝道電阻

10、產(chǎn)生的噪聲。 與一般電阻不同，溝道電阻的與一般電阻不同，溝道電阻的 大小是受到柵極電壓控制。大小是受到柵極電壓控制。 fkTGi mnd 4 2 ：場效應(yīng)管的轉(zhuǎn)移跨導(dǎo)。場效應(yīng)管的轉(zhuǎn)移跨導(dǎo)。 m G 柵極散粒噪聲柵極散粒噪聲： 是由于柵極內(nèi)電荷不規(guī)則起伏是由于柵極內(nèi)電荷不規(guī)則起伏 引起的。引起的。 （白噪聲）（白噪聲） fqIi Gnd 2 2 ：柵極泄漏電流。 G I 柵極感應(yīng)噪聲柵極感應(yīng)噪聲： 溝道中的起伏噪聲通過溝道與柵極之間的電容，在柵極上感溝道中的起伏噪聲通過溝道與柵極之間的電容，在柵極上感 應(yīng)產(chǎn)生的噪聲。工作頻率越高，該噪聲影響越大。應(yīng)產(chǎn)生的噪聲。工作頻率越高，該噪聲影響越大。 （有

11、色噪聲）（有色噪聲） 1 / f 噪聲噪聲：與雙極型晶體管一樣，場效應(yīng)管也存在：與雙極型晶體管一樣，場效應(yīng)管也存在1/f噪聲，噪聲， 其產(chǎn)生機(jī)理和形態(tài)與雙極晶體管大致相同。其產(chǎn)生機(jī)理和形態(tài)與雙極晶體管大致相同。 （有色噪聲）（有色噪聲） （1） 定義定義：在在標(biāo)準(zhǔn)信號源激勵下，標(biāo)準(zhǔn)信號源激勵下， 網(wǎng)絡(luò)輸入信噪比與其輸出信噪網(wǎng)絡(luò)輸入信噪比與其輸出信噪 比的比值。即信噪比變壞的程度比的比值。即信噪比變壞的程度。 g R g v 2 n v nisi PP/ noso PP / i R o R L R n F pm G nA P 放大器放大器 標(biāo)標(biāo) 準(zhǔn)準(zhǔn) 信信 號號 源源 noso nisi n P

12、P PP F / / “標(biāo)準(zhǔn)信號源標(biāo)準(zhǔn)信號源”是指信號電壓為是指信號電壓為 ，內(nèi)阻為，內(nèi)阻為 ，并僅含，并僅含 有有 產(chǎn)生的白噪聲的信號源。產(chǎn)生的白噪聲的信號源。 g v g R g R fkTRv gn 4 2 1、噪聲系數(shù)的幾種描述、噪聲系數(shù)的幾種描述（信噪比、噪聲功率、額定功率信噪比、噪聲功率、額定功率） 返回返回 （） 網(wǎng)絡(luò)輸出端的輸出噪聲功率由兩部分構(gòu)成，即通過網(wǎng)絡(luò)后的網(wǎng)絡(luò)輸出端的輸出噪聲功率由兩部分構(gòu)成，即通過網(wǎng)絡(luò)后的 輸入噪聲功率和網(wǎng)絡(luò)附加的噪聲功率輸入噪聲功率和網(wǎng)絡(luò)附加的噪聲功率 。 nA P nAniPno PPGP （2） 網(wǎng)絡(luò)網(wǎng)絡(luò)輸出噪聲功率輸出噪聲功率與與輸入噪聲功率輸

13、入噪聲功率 在輸出端在輸出端的比值?？梢姌?biāo)準(zhǔn)信號源的比值?？梢姌?biāo)準(zhǔn)信號源 很重要。很重要。 niP no n PG P F 為網(wǎng)絡(luò)內(nèi)部各有噪元件產(chǎn)生的噪聲功率在其輸出端的反映。為網(wǎng)絡(luò)內(nèi)部各有噪元件產(chǎn)生的噪聲功率在其輸出端的反映。 nA P niP nA n PG P F 1 上式表明，任何實(shí)際網(wǎng)絡(luò)的噪聲系數(shù)，都是在理想網(wǎng)絡(luò)噪聲任何實(shí)際網(wǎng)絡(luò)的噪聲系數(shù)，都是在理想網(wǎng)絡(luò)噪聲 系數(shù)（系數(shù)（ =1）的基礎(chǔ)上，加上某一噪聲系數(shù)的增量。該增量）的基礎(chǔ)上，加上某一噪聲系數(shù)的增量。該增量 與與 成正比，與成正比，與 和和 成反比。成反比。 n F nA P P G ni P 額定功率和額定功率增益額定功率和額定

14、功率增益表示表示 信噪比的特點(diǎn)分析信噪比的特點(diǎn)分析 i ig g si R RR v P 2 2 i ig n ni R RR v P 2 2 in g nisi v v PP 2 2 / 在計(jì)算輸入信噪比時，與在計(jì)算輸入信噪比時，與 和和 之間是否匹配無關(guān)。之間是否匹配無關(guān)。 在計(jì)算輸出信噪比時，與輸出端是否匹配無關(guān)。在計(jì)算輸出信噪比時，與輸出端是否匹配無關(guān)。 g R i R 額定功率和額定功率增益額定功率和額定功率增益 額定功率是指信號源（包括噪聲源）能夠輸出的最大功率。額定功率是指信號源（包括噪聲源）能夠輸出的最大功率。 額定功率增益是指放大器輸入端和輸出端分別匹配時的功額定功率增益是指

15、放大器輸入端和輸出端分別匹配時的功 率增益。率增益。 nomsom nimsim n PP PP F / / sim som pm P P G 噪聲系數(shù)圖噪聲系數(shù)圖 fKT R fKTR R v P g g g n nim 4 4 4 2 fkTP nim fkTG P F pm nom n 由于噪聲系數(shù)是輸入信噪比與輸出信噪比的比值。當(dāng)電路匹配由于噪聲系數(shù)是輸入信噪比與輸出信噪比的比值。當(dāng)電路匹配 時，輸出信號功率為最大，同時輸出噪聲功率也為最大。而當(dāng)時，輸出信號功率為最大，同時輸出噪聲功率也為最大。而當(dāng) 電路失配時，輸出信號功率減小，輸出噪聲功率也減小，即兩電路失配時，輸出信號功率減小，輸

16、出噪聲功率也減小，即兩 者都乘一失配系數(shù)。者都乘一失配系數(shù)。對于一個網(wǎng)絡(luò)，不論網(wǎng)絡(luò)負(fù)載如何，其噪對于一個網(wǎng)絡(luò)，不論網(wǎng)絡(luò)負(fù)載如何，其噪 聲系數(shù)是不變的。而通過額定功率和額定功率增益推求無源網(wǎng)聲系數(shù)是不變的。而通過額定功率和額定功率增益推求無源網(wǎng) 絡(luò)和級聯(lián)網(wǎng)絡(luò)的噪聲系數(shù)，具有運(yùn)算簡便、通用的優(yōu)點(diǎn)。絡(luò)和級聯(lián)網(wǎng)絡(luò)的噪聲系數(shù)，具有運(yùn)算簡便、通用的優(yōu)點(diǎn)。 噪聲系數(shù)的概念僅僅適用于線性電路（線性放大），因線性電噪聲系數(shù)的概念僅僅適用于線性電路（線性放大），因線性電 路可用功率增益描述。非線性電路信號和噪聲、噪聲和噪聲之路可用功率增益描述。非線性電路信號和噪聲、噪聲和噪聲之 間會相互作用，即使電路本身無噪聲，

17、輸出信噪比也與輸入信間會相互作用，即使電路本身無噪聲，輸出信噪比也與輸入信 噪比不同。噪比不同。 舉例：舉例： g R g v 2 n v i R o R L R 1 R 設(shè)網(wǎng)絡(luò)輸入端匹配設(shè)網(wǎng)絡(luò)輸入端匹配 g g sim R v P 4 2 fKT R fKTR R v P g g g n nim 4 4 4 2 設(shè)網(wǎng)絡(luò)輸出端匹配設(shè)網(wǎng)絡(luò)輸出端匹配 1 1 R RR v E g g o 1 1 RR RR R g g o o o som R E P 4 2 fKTP nom 1 1 / / R R PP PP F g nomsom nimsim n 無源四端網(wǎng)絡(luò)噪聲系數(shù)的簡化表示無源四端網(wǎng)絡(luò)噪聲

18、系數(shù)的簡化表示 對于無源網(wǎng)絡(luò)，當(dāng)輸入輸出端均匹配時，其額定噪聲輸入、對于無源網(wǎng)絡(luò)，當(dāng)輸入輸出端均匹配時，其額定噪聲輸入、 輸出功率將滿足輸出功率將滿足 fkTPP nomnim L G F pm n 1 上式說明，上式說明，無源網(wǎng)絡(luò)的噪聲系數(shù)等于其功率傳輸系數(shù)的倒無源網(wǎng)絡(luò)的噪聲系數(shù)等于其功率傳輸系數(shù)的倒 數(shù)，或等于網(wǎng)絡(luò)的衰減數(shù)，或等于網(wǎng)絡(luò)的衰減 L 。這是因?yàn)楫a(chǎn)生網(wǎng)絡(luò)噪聲的有損。這是因?yàn)楫a(chǎn)生網(wǎng)絡(luò)噪聲的有損 元件，正是導(dǎo)致網(wǎng)絡(luò)傳輸信號衰減的因素。元件，正是導(dǎo)致網(wǎng)絡(luò)傳輸信號衰減的因素。 舉例：求長度為舉例：求長度為50 m，衰減量為衰減量為0.082dB/m高頻電纜的高頻電纜的 噪聲系數(shù)。噪聲系數(shù)

19、。 解：解：50 米電纜的總損耗為米電纜的總損耗為 L = 50 0.082 = 4.1 （dB） 故其對應(yīng)衰減值為故其對應(yīng)衰減值為 Fn= L = 2.57 57. 21010 41. 0 10 1 . 4 L g R g v 網(wǎng)絡(luò)1 網(wǎng)絡(luò)2 11,npm FG22,npm FG 1nA P2nA P nom P 和和 分別為兩網(wǎng)絡(luò)的額定功率增益。分別為兩網(wǎng)絡(luò)的額定功率增益。 和和 分別為兩網(wǎng)絡(luò)在標(biāo)準(zhǔn)信號源下測的噪聲系數(shù)。分別為兩網(wǎng)絡(luò)在標(biāo)準(zhǔn)信號源下測的噪聲系數(shù)。 和和 分別表示兩網(wǎng)絡(luò)的附加噪聲功率分別表示兩網(wǎng)絡(luò)的附加噪聲功率。 1n F 1pm G 2pm G 2n F 1nA P 2nA

20、P fkTGFP pmnnA 111 )1( 21221nAnApmpmpmnom PPGfkTGGP niP nA n PG P F 1由 得到： 而級聯(lián)網(wǎng)絡(luò)的總的輸出噪聲功率為：而級聯(lián)網(wǎng)絡(luò)的總的輸出噪聲功率為： fkTGFP pmnnA 222 )1( （） pm G 如令如令 為級聯(lián)網(wǎng)絡(luò)的總功率增益：為級聯(lián)網(wǎng)絡(luò)的總功率增益： 結(jié)論結(jié)論：級聯(lián)網(wǎng)絡(luò)的噪聲系數(shù)，主要由網(wǎng)絡(luò)前一、兩級的噪：級聯(lián)網(wǎng)絡(luò)的噪聲系數(shù)，主要由網(wǎng)絡(luò)前一、兩級的噪 聲系數(shù)和聲系數(shù)和功率增益功率增益確定。確定。前一、兩級的噪聲系數(shù)越小，功率前一、兩級的噪聲系數(shù)越小，功率 增益越高，則級聯(lián)網(wǎng)絡(luò)的噪聲系數(shù)就越小。增益越高，則級聯(lián)網(wǎng)絡(luò)

21、的噪聲系數(shù)就越小。 21pmpmpm GGG pm G n F 1 2 1 1 pm n n pm nom n G F F fkTG P F 1 121 3 1 2 1 111 N pmpm nN pmpm n pm n nn GG F GG F G F FF 依此類推，依此類推，N級級聯(lián)網(wǎng)絡(luò)的總的噪聲系數(shù)為：級級聯(lián)網(wǎng)絡(luò)的總的噪聲系數(shù)為： 則級聯(lián)網(wǎng)絡(luò)的等效噪聲系數(shù)則級聯(lián)網(wǎng)絡(luò)的等效噪聲系數(shù) 為為： n F 5 10 17 2 .0 13 7 1 1 2 1 Gpm F FF n nn dBF n 3 1 2 1 n F dBGpm10 1 10 1 pm G 6 .316 .02 11 21 3

22、 1 2 1 pmpm n pm n nn GG F G F FF 接收機(jī)的靈敏度是當(dāng)接收端處于匹配時，為保證一定的輸接收機(jī)的靈敏度是當(dāng)接收端處于匹配時，為保證一定的輸 出信噪比，接收端所需要的最小有用信號功率出信噪比，接收端所需要的最小有用信號功率 。 (min)si P 由 noso nisi n PP PP F / / no so n ni si P P F P P fKTF P P P n no so si (min) 接收機(jī)的最小可檢測信號電壓接收機(jī)的最小可檢測信號電壓 (min)i V min (min) 2 siii PRV 式中式中 為接收機(jī)的輸入電阻。為接收機(jī)的輸入電阻。 i

23、 R 得到： （） 舉例：舉例：輸入電阻為輸入電阻為 的接收機(jī)，噪聲系數(shù)為的接收機(jī)，噪聲系數(shù)為 6dB， BW=1MZ。當(dāng)要求輸出信噪比為當(dāng)要求輸出信噪比為1，接收機(jī)的最小有用信號，接收機(jī)的最小有用信號 功率和電壓為多少？功率和電壓為多少？ n F )(106 . 1102901038. 141 11623 (min) mwP si 還可以表示為還可以表示為： dBm108)106 . 1log(10 11 50 解：噪聲系數(shù)為解：噪聲系數(shù)為 6dB， = 4 。 當(dāng)輸入電阻為當(dāng)輸入電阻為 時，最小可檢測信號電壓為：時，最小可檢測信號電壓為： 50 ：以以 為零電平的分貝為零電平的分貝。 mw

24、1dBm )(79. 11060. 1502 14 (min) VVi )290( 0 0 KT 網(wǎng)絡(luò)的噪聲性能也可以用噪聲溫度來表示。但要注意的是，網(wǎng)絡(luò)的噪聲性能也可以用噪聲溫度來表示。但要注意的是， 網(wǎng)絡(luò)的噪聲溫度不是該網(wǎng)絡(luò)的實(shí)際物理溫度，而是用以表征網(wǎng)絡(luò)的噪聲溫度不是該網(wǎng)絡(luò)的實(shí)際物理溫度，而是用以表征 該網(wǎng)絡(luò)噪聲性能的一種假想溫度。該網(wǎng)絡(luò)噪聲性能的一種假想溫度。 g R g v 實(shí)際網(wǎng)絡(luò)無噪網(wǎng)絡(luò) no P nApm PG,pm G g v g R )290( 0 K 2 e v 實(shí)際網(wǎng)絡(luò)實(shí)際網(wǎng)絡(luò) 用一無噪聲網(wǎng)絡(luò)和一噪聲源用一無噪聲網(wǎng)絡(luò)和一噪聲源 等效。等效。 設(shè)設(shè) 是由信號源內(nèi)阻是由信號

25、源內(nèi)阻 在一假想溫度在一假想溫度 下產(chǎn)生的噪聲電壓。下產(chǎn)生的噪聲電壓。 )290( 0 0 KT 2 e v 2 e v g R e T fRKTv gee 4 2 此溫度此溫度 是網(wǎng)絡(luò)的等效噪聲溫度。是網(wǎng)絡(luò)的等效噪聲溫度。 e T （） fKTP enie fKTGPGP epmniepmnA 00 111 T T fKTG P PG P F e pm nA nimpm nA n 0 ) 1(TFT ne 當(dāng)網(wǎng)絡(luò)噪聲較小時，用噪聲溫度來表示更方便些。當(dāng)網(wǎng)絡(luò)噪聲較小時，用噪聲溫度來表示更方便些。 舉例：舉例： = 1.1 = 1.05 n F KTe 0 29 n F KTe 0 5 .14

26、網(wǎng)絡(luò)的噪聲溫度與網(wǎng)絡(luò)的噪聲系數(shù)相類似，兩者具有固定的網(wǎng)絡(luò)的噪聲溫度與網(wǎng)絡(luò)的噪聲系數(shù)相類似，兩者具有固定的 轉(zhuǎn)換關(guān)系。（網(wǎng)絡(luò)輸入端等效與網(wǎng)絡(luò)輸出端等效）轉(zhuǎn)換關(guān)系。（網(wǎng)絡(luò)輸入端等效與網(wǎng)絡(luò)輸出端等效） 由得到： * （1）晶體管放大器的噪聲系數(shù)）晶體管放大器的噪聲系數(shù) 共基極放大器的噪聲等效電路共基極放大器的噪聲等效電路 b bec L R bb r g R 2 g R v e r 2 e r v 2 b b r v 2 cn i 等效電路中四個噪聲源基本上是彼此獨(dú)立的。等效電路中四個噪聲源基本上是彼此獨(dú)立的。 這里先不考慮這里先不考慮1/f噪聲的影響。噪聲的影響。 （1）晶體管放大器的噪聲系數(shù)（）

27、晶體管放大器的噪聲系數(shù)（） 信號源內(nèi)阻信號源內(nèi)阻 的熱噪聲電壓方均值的熱噪聲電壓方均值 。 g R 2 g R v gR RfKTv g 4 2 基極電阻基極電阻 的熱噪聲電壓方均值的熱噪聲電壓方均值 。 bb r 2 b b r v bb r rfKTv bb 4 2 發(fā)射結(jié)的散粒噪聲發(fā)射結(jié)的散粒噪聲 。 2 e r v er rfKTv e 2 2 集電結(jié)的分配噪聲集電結(jié)的分配噪聲 。 2 cn ifqIi dcn 2 2 晶體管放大器的噪聲系數(shù)晶體管放大器的噪聲系數(shù) ) 1 (1 2 )(1 ( 2 1 2 0 0 2 0 f f Rr rrR R r R r F ge bb eg g

28、e g bb （1）晶體管放大器的噪聲系數(shù)（）晶體管放大器的噪聲系數(shù)（） 討論：討論： 噪聲系數(shù)與工作頻率的關(guān)系噪聲系數(shù)與工作頻率的關(guān)系 工作頻率較低時，噪聲系數(shù)幾乎與工作頻率無關(guān)。工作頻率較低時，噪聲系數(shù)幾乎與工作頻率無關(guān)。 主要是基極電阻的熱噪聲和散粒噪聲，是白噪聲。主要是基極電阻的熱噪聲和散粒噪聲，是白噪聲。 工作頻率較高時，噪聲系數(shù)隨工作頻率增加而增加。工作頻率較高時，噪聲系數(shù)隨工作頻率增加而增加。 這是高頻區(qū)，除熱噪聲和散粒噪聲外，主要是分配噪聲。這是高頻區(qū)，除熱噪聲和散粒噪聲外，主要是分配噪聲。 工作頻率很低時，工作頻率很低時， 噪聲不可忽略。噪聲不可忽略。f/1 附錄附錄3.2.

29、1 ) 1 (1 2 )(1 ( 2 1 2 0 0 2 0 f f Rr rrR R r R r F ge bb eg g e g bb n F 與信號源內(nèi)阻與信號源內(nèi)阻 g R 的關(guān)系的關(guān)系 放大器噪聲系數(shù)放大器噪聲系數(shù) n F 是是g R 的函數(shù)的函數(shù) g R 有一個最佳值使放大器噪聲系數(shù)有一個最佳值使放大器噪聲系數(shù) n F 為最小為最小 n F與晶體管的工作狀態(tài)有關(guān)與晶體管的工作狀態(tài)有關(guān) 放大器噪聲系數(shù)放大器噪聲系數(shù) n F 是是 e r和和a f 等晶體管參數(shù)的函數(shù)，而兩者均與晶體管的工等晶體管參數(shù)的函數(shù)，而兩者均與晶體管的工 作狀態(tài)有關(guān)作狀態(tài)有關(guān) 。放大器的最佳工作狀態(tài)可由實(shí)驗(yàn)放大

30、器的最佳工作狀態(tài)可由實(shí)驗(yàn) 方法確定方法確定 附錄附錄 3.2.1 場效應(yīng)管放大器的噪聲系數(shù)場效應(yīng)管放大器的噪聲系數(shù) 場效應(yīng)管的噪聲有四個來源：場效應(yīng)管的噪聲有四個來源：柵極散粒噪聲；溝道熱噪聲；柵極散粒噪聲；溝道熱噪聲； 柵極感應(yīng)噪聲和柵極感應(yīng)噪聲和1 / f 噪聲噪聲。 笫一種和笫二種噪聲是主要的，尤其以笫二種噪聲最重要。笫一種和笫二種噪聲是主要的，尤其以笫二種噪聲最重要。 s R i Rs v 笫二種噪聲的場效應(yīng)管噪聲等效電路見下圖。笫二種噪聲的場效應(yīng)管噪聲等效電路見下圖。計(jì)算放大器計(jì)算放大器 的噪聲系數(shù)，可以將噪聲源折合到放大器的輸出端或輸入端的噪聲系數(shù)，可以將噪聲源折合到放大器的輸出端

31、或輸入端 ， 這里是折合到輸入端這里是折合到輸入端 。 g s 2 1n v fKTRv nn 4 2 1 s is g2 ns i i g 2 ni i 2 1n v fKTgi sns 4 2 fKTgi ini 4 2 場效應(yīng)管放大器的噪聲系數(shù)（場效應(yīng)管放大器的噪聲系數(shù)（） 場效應(yīng)管放大器的噪聲系數(shù)場效應(yīng)管放大器的噪聲系數(shù) )(1 2 si s n s i gg g R g g F 為場效應(yīng)管的輸入電導(dǎo)；為場效應(yīng)管的輸入電導(dǎo)； 為信號源的內(nèi)電導(dǎo)；為信號源的內(nèi)電導(dǎo)； i g s g 為場效應(yīng)管溝道熱噪聲的等效噪聲電阻。為場效應(yīng)管溝道熱噪聲的等效噪聲電阻。 n R 在高頻放大電路中（笫一級）

32、，通常選擇在高頻放大電路中（笫一級），通常選擇 噪聲系數(shù)最小。噪聲系數(shù)最小。 s g 即所謂最小噪聲系數(shù)匹配。即所謂最小噪聲系數(shù)匹配。 2 )(i n i opts g R g g （3）低噪聲放大器的功率匹配和阻抗匹配）低噪聲放大器的功率匹配和阻抗匹配* 為了得到為了得到MOS場效應(yīng)管放大器的最小噪聲系數(shù)，信源內(nèi)阻有場效應(yīng)管放大器的最小噪聲系數(shù)，信源內(nèi)阻有 一個最佳值。但是信源內(nèi)阻為最佳值時，放大器的輸入阻抗不一個最佳值。但是信源內(nèi)阻為最佳值時，放大器的輸入阻抗不 一定恰好與信源匹配，因而這時的功率增益不是最大。為兼顧一定恰好與信源匹配，因而這時的功率增益不是最大。為兼顧 兩者，可以采用一些措施。兩者，可以采用一些措施。 IN V DD V L R OUT V S R 1 R s RR 1 右圖所示是一種最簡單的右圖所示是一種最簡單的 方法。令方法。令 ，即實(shí)，即實(shí) 現(xiàn)放大器的輸入阻抗與信源現(xiàn)放大器的輸入阻抗與信源 匹配。匹配。 1 R 1 R 但這種方法存在兩個問題：一是并聯(lián)電阻但這種方法存在兩個問題：一是并聯(lián)電阻 是一個實(shí)際是一個實(shí)際 電阻，必然存在電阻熱噪聲，這就影響放大器的噪聲系數(shù)。電阻，必然存在電阻熱噪聲，這就影響放大器的噪聲系數(shù)。 二是并聯(lián)電阻二是并聯(lián)電阻 會消耗功率，這就影響放大器的功率增益。會消耗功率，這就影響放大器的功率增益。 最有效辦法的是采