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放大电路各级增益的分配，一般在满足其他地噪声条件下，第一级增益设计应尽可能高。 理想状态下，放大器在源热噪声的基础上不再增加噪声，即放大器本身无噪声，这时F=1或NF=0。实际上总是NF0dB。低噪声设计的目的是使NF值尽可能小。 噪声系数与Un、In关系 由　　　，可得Ｆ的最小值对应的ＲＳ为： 　　　　　　　　　Rso称为最佳源电阻 将Ｒso代入得： 可得到F的最小值对应Rs为 Rso称为最佳源电阻。意义：当信号源电阻等于最佳源电阻时，可以获得最小噪声系数。 调整源电阻使噪声系数最小，称为电路的噪声匹配。 输出信噪比： 最大的输出信噪比发生在Rs=0处。所以，最小的噪声系数并不一定有最大的输出信噪比或最小噪声。 Uni Uni InRs Rso Un Uns Rs 噪声系数的价值是用于比较放大器的噪声，它并不适于作为放大器低噪声设计的依据。 例2-2 已知某晶体管NF=6dB，问输出信噪比将比输入信噪比减少多少？ 例2-3 某放大器噪声系数为6dB，其通频带为10kHz，若要求输出信噪比为10，则此放大器的输入信号功率最小是多少？ （三）多级放大器的噪声 多级放大器用噪声系数表示。 两级放大后总输出噪声功率Pno由三部分构成 信号源内阻热噪声经过两级放大后为 第一级内部噪声经过第二级放大后输出 第二级本身的噪声为 总噪声功率输出为： 多级放大器总噪声系数: 第一级放大器的噪声系数对总噪声系数的贡献最大，努力降低第一级噪声是实现低噪声设计的原则。 器件的噪声 一、电阻的噪声 电路中的电阻元件R，可等效成一个无噪声电阻R和一个噪声电压源 相串联，或无噪声电阻R噪声电流源 相并联。 结论 1、电阻中都存在热噪声，只要R、T相同则热噪声就相同 2、合成碳质电阻器1/f噪声最大，金属膜和线绕电阻1/f噪声较小。 （二）电容器的噪声 1. 电容器的漏电，等效并联电阻Rp，成为热噪声源 2. 1/f噪声 损耗角 云母，瓷片电容。铝电解电容。 生物电信号提取电路的大容量电容应选择钽电容。 （三）耦合变压器的噪声效应 在外磁场的作用下，变压器的磁性材料磁化的不连续性，呈现出磁起伏噪声，并还可能把外界干扰耦合到电路里。（屏蔽） （四）场效应管的噪声 1. 沟道热噪声： 源级漏极沟道中多子的随机热运动，与沟道电阻有关。用与沟道并联的噪声电流源表示 2. 栅极散粒噪声 由栅极泄漏电流或耗尽层电子、空穴等因素造成。等效为散粒噪声电流源为： 3. 1/f 噪声 由空间电荷层内电荷的产生与复合造成沟道电流的波动。 当信号源内阻等于Rgs时，有最小的噪声系数： （五）双极晶体管的噪声 （1）基区扩散电阻r bb’的热噪声 （2）基极电流IB和集电极电流Ic起伏产生散粒噪声 （3）基极电流IB流经基极-发射级耗尽区，产生1/f噪声 其中： 因此，为减小1/f噪声，应相应减小基区电阻并选择尽可能低的静态工作状态 （六）运算放大器的噪声 运算放大器的等效输入噪声电压约为单一晶体管的 倍 §3低噪声放大器设计 低噪声放大器设计原则： 以低噪声为关键指标进行分析、计算和设计电路。放大器的增益、频率响应等非噪声质量指标，则可在满足噪声要求的基础上进行调整 低噪声放大器设计程序： 1、根据噪声要求、源阻抗特性确定输入级电路 2、根据放大器要求的总增益、频率响应、动态范围、稳定性等指标设计后继电路，决定放大器级数及电路结构等 一、噪声性能指标 用放大器输入端对地短路时的固有噪声Uni作为放大器的噪声性能指标 体表心电图： 10 ?v （0-250Hz) 体表希氏束电图 0.5 ?v (80-300Hz) 头皮电极脑电图 1 ?v (0-100Hz) 针电极肌电图 1 ?v （2-1000Hz) 脑诱发电位 0.7 ?v （0-10kHz) 眼电生理信号 0.5 ?v （0－1kHz) 二、噪声匹配 调整Rs或使Un/In比值在已知的Rs附近，称为噪声匹配 噪声匹配原则 1、通过传感器提取信号时，传感器与放大器直接相连，由于各种传感器的阻抗不同，为实现噪声匹配，应选择适当的器件作为前置放大器的输入级。 2、输入级还与抗共模干扰有关，而高CMRR要求有较高的输入阻抗，因此对电极测量系统，选用场效应管和运放作为输入级是合适的。 3、噪声系数在源电阻一定的情况下，还可以通过调整静态工作点来达到噪声匹配。 多级放大电路的低噪声设计 总原则： 多级放大系统中第一级噪声是主要的，但后面各级也贡献噪声。因此在多级放大系统设计时，必须严格考