放大器的噪声课件.ppt

1、问题的提出问题的提出 提高系统信噪比途径：提高系统信噪比途径：光学方法光学方法 电学方法电学方法 热力学方法热力学方法 问题的提出问题的提出 信号光很弱信号光很弱时，探测器的输出时，探测器的输出信噪比很低信噪比很低探测器探测器噪声噪声电路电路噪声噪声“雪上加雪上加霜霜”前置前置放大器噪声放大器噪声电路电路噪声噪声1.放大器放大器EnIn噪声模型：噪声模型：纯电阻纯电阻信号源信号源例如：例如：低噪声放大器低噪声放大器OP27En=3.5nV/Hz1/2,In=1.7pA/Hz1/2 1前置放大器的噪声前置放大器的噪声仅有仅有热噪声热噪声-选择低噪声放大器选择低噪声放大器就行了就行了？visins

2、noKZRZEEvisinnoKZRZEEvisisnVisnnoKZRZRIKZRIE)|(2222222 22 2)()()(visisnVisinVisinsnonononoKZRZRIKZRZEKZRZEEEEEvisisisoKZRZUVSVAKZRZUVvisisison因此，等效输入噪声就是：因此，等效输入噪声就是：2222222snnnsVnoniRIEEAEES 放大器放大器EnIn噪声模型：噪声模型：纯电阻纯电阻信号源信号源等效等效输入噪声电压输入噪声电压2s2n2n2ns2niRIEEE信号源信号源与与放大器放大器相互作用相互作用噪声系数噪声系数 前置放大器的噪声前置放大

3、器的噪声fkTREfkTREsnssns442*Rs=0的条件下，测量放大器的总输出噪声，可求的条件下，测量放大器的总输出噪声，可求得得 En*在已知在已知En、Ens的条件下，再进行一次测量，即可的条件下，再进行一次测量，即可求出求出InF=1，理想的理想的无噪声无噪声放大器放大器F 1，实际的，实际的有噪声有噪声放大器放大器噪声系数噪声系数F反映了放大器的噪声使系统信噪比变坏反映了放大器的噪声使系统信噪比变坏的程度，是衡量放大器噪声性能好坏的重要指标。的程度，是衡量放大器噪声性能好坏的重要指标。3.噪声系数噪声系数 NF=10lgF （dB）用分贝表示：用分贝表示：前置放大器的噪声前置放大

4、器的噪声电阻噪声功率被放大器放大输出的源放大器总输出噪声功率FfKTRIfKTREERIEEERIEEEEFsnsnnssnnsnnssnnnsnsni441122222222222222输入端源电阻噪声功率声功率放大器总的等效输入噪1nP2P1Pn2P1P31P21111KKKFKKFKFFF n级级联放大电路级级联放大电路噪声系数：噪声系数：KP1很大时，很大时，F F1前置放大器的噪声贡献前置放大器的噪声贡献例例1：光电倍增管和雪崩光电二极管：光电倍增管和雪崩光电二极管 高内增益高内增益 例例2：光电二极管：光电二极管 无内增益无内增益 3.噪声系数噪声系数 最佳源电阻最佳源电阻 噪声系

5、数最小噪声系数最小4.最佳源电阻最佳源电阻率输入端源电阻热噪声功声功率放大器总的等效输入噪PiPP0/NKNF fkTRIfkTREERIEEERIEEEEF 4411s2ns2n2ns2s2n2ns2n2ns2s2n2n2ns2ns2ni前置放大器的噪声前置放大器的噪声4.最佳源电阻最佳源电阻fkTRIfkTREF441s2ns2n0sRFnnsoptsIERRfkTIEF 21nnmin前置放大器的噪声前置放大器的噪声nnsoptIERfkTIEF21nnmin例如：例如：OP27En=3.5nV/Hz1/2,In=1.7pA/Hz1/2 Rsopt？4.最佳源电阻最佳源电阻前置放大器的噪

6、声前置放大器的噪声nnsoptIERfkTIEF21nnmin4.最佳源电阻最佳源电阻当当信号源的内阻信号源的内阻等于等于放大器的最佳源电阻值放大器的最佳源电阻值时，放时，放大器对检测电路附加的大器对检测电路附加的噪声最小噪声最小，称为信号源与放，称为信号源与放大器之间达到了大器之间达到了噪声匹配。噪声匹配。前置放大器的噪声前置放大器的噪声noptnERI噪声匹配举例：噪声匹配举例：例：例：热电偶热电偶；光电池等（信号源电阻较小）光电池等（信号源电阻较小）-常用器件最佳源电阻分布示意图 前置放大器的噪声前置放大器的噪声例：例：热电阻、光电二极管（信号源电阻较大）热电阻、光电二极管（信号源电阻较大）