通信电路原理 第5章课件.ppt

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1、第五章放大电路的噪声§5-1概述[2]§5-2起伏噪声[2]§5-3晶体管与场效应的噪声[3]§5-4信噪比和噪声系数[1]§5-5放大器的噪声系数[3]§5-6线性系统低噪声设计的考虑[3]重点：对元器件的噪声、放大电路的噪声有较全面的认识。掌握信噪比和噪声系数的定义和分析、应用方法§5-1概述[2]噪声（干扰）分类：外部干扰：天电干扰（宇宙射线、大气.../脉冲型干扰）工业干扰（电火花、开关.../脉冲型干扰）无线电波（正弦型干扰）内部噪声与干扰：电源干扰(本身、外部干扰的通路)调制的量化噪声(模/数变换时产生)电阻、晶体管的热噪声(起伏噪声、随机噪声、白

2、噪声)起伏噪声对信号的干扰 (图5-1p169)克服方法：屏蔽、电路系统的良好设计、及元器件的性能等。§5-2起伏噪声[2]短时间内:为正、负值的无规则起伏电流长时间统计：满足正态分布各方向运动的概率相同,电流均值为零,但均方值(功率)不为零。因此,可通过噪声电流、噪声电压或噪声电动势的均方值(功率)来衡量噪声的大小。实验表明,起伏噪声的功率谱密度在0~107MHz频谱范围内均匀分布,且近似为常数n0[Ｗ]。可用n0来衡量起伏噪声的大小。一、电阻及阻抗的热噪声1．电阻的热噪声(图5-2p171)噪声电压均方值=4KTRΔf噪声电流均方值=4KTGΔf功率谱密度

3、n0：WR（f）=4KTR式中：K为波尔兹曼常数,1.38×10-23J/KT为电阻的绝对温度Δf为电路带宽或等效噪声带宽2．阻抗的热噪声纯电抗（无损耗）不会产生热噪声。二、阻抗回路的热噪声LRC回路的热噪声(图5-3p172)等效噪声噪声带宽:Bn=Δfn=1.57B0.7§5-3晶体管与场效应的噪声[3]一、晶体管噪声1.热噪声由接线电阻和rb'e、rbb'等产生，rbb'较大(影响最大)。故低噪声晶体管要求rbb'较小。2.散粒（散弹）噪声载流子随机地通过PN结,到达集电极的载流子数目(ic)在平均值上下起伏,其分布类似热噪声。∵散粒噪声大小∝ic工作∴

4、放大器的前级应小电流工作(几十μA级)3.分配噪声随着f工作↑,射级注入基区的少数载流子,在基区的停留时间(渡越时间)↑,分配噪声↑,ic的变化加大。称为有色噪声。分配噪声显著增加的频率为：fH=(1+α0)1/2fα4.1/f噪声(闪烁噪声）低频段：10~1000Hz随着f工作↓,1/f噪声↑。(图5-5p175)二、场效应的噪声1.沟道热噪声与正向转移跨导gm成正比。2.栅极感应噪声与f工作、Cgs成正比;与gm成反比。3.栅极散粒噪声结型场效应管∝栅级漏电流。MOS效应管可忽略。4.1/f噪声(闪烁噪声）双极晶体管 ：10~1000Hz结型场效应管：10

5、0~1000HzMOS效应管  ：100~1MHz§5-4信噪比和噪声系数[1]一、信号噪声比（信噪比）例：甲网络输出信噪比:乙网络输出信噪比:甲网络输出信噪比优于乙网络。因两网络的输入信噪比可能不同，不能断定甲网络系统的噪声性能一定优于乙网络。越大越好二、噪声系数1．噪声系数的基本定义2．含网络功率增益Kp的Nf表示式Nf大于等于1设：网络本身产生的噪声，在输出端等效为Pnn则：Pno=Pni·Kp+Pnn对于理想网络：Pnn=0，Nf=1对于实际网络：Pnn>0，Nf>1(实际网络中,输入信噪比大于输出信噪比)三、噪声温度TeTe=T(Nf-1)=290

6、K(Nf-1)对于理想网络：Te=0，Nf=1对于实际网络：Te>0，Nf>1例：令T=290k(17摄氏度）Nf=0.5dB(Nf=1.12),Te=35kNf=0.8dB(Nf=1.21),Te=61kNf=3dB(Nf=2) ,Te=290kNf=7dB(Nf=5),Te=1160k四、多级放大器的噪声系数(图5-7p180)或：一般情况，ApA的乘积很大，所以多级放大器的噪声主要取决于系统的第一、二级。五、接收机的灵敏度在规定的输出信噪比时，接收机所需最小的输入信号电压(功率)，定义为接收机的灵敏度。§5-5放大器的噪声系数[3]晶体管噪声等效电路（

7、图5-8p182)令：信号源内阻RS>>rbb',f<

8、§5-1概述[2]§5-2起伏噪声[2