第五章 低噪声放大器ppt课件.ppt

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1、第五章低噪声放大器5.1低噪声放大器指标5.2晶体管高频等效电路5.3低噪声放大器设计5.4S参数第五章低噪声放大器特点:1.位于接收机的最前端噪声越小越好要求有适当的稳定的增益2.接收的信号很微弱且变化小信号线性放大器线性动态范围大增益自动控制3.通过传输线直接和天线或天线滤波器相连——匹配4.应具有选频功能，抑制带外和镜象频率干扰本章内容：1.低噪声放大器的性能指标2.低噪声放大器的设计描述晶体管的两种模型特点：模型中的每个参数均对应一定的物理意义适用的频率范围较宽举例：混合型模型1.物理模型——等效电路模型2.网络模型特点：把晶体管视为一个双端口黑盒子，分析其

2、端口参数适用于特定频率、线性参数举例：S参数注意：应用不同的模型，分析设计低噪放的方法不同本章重点——用晶体管的混合型模型分析、设计低噪放5.1低噪声放大器指标指标0.5μmGaAsFET0.8μmSiBipolar电源电压3.0V1.9V电源电流4.0mA2.0mA频率1.9GHZ1.9GHZ噪声系数NF2.8dB2.8dB增益Gain18.1dB9.5dBIIP3－11.1dBm－3dBmInputVSWR1.51.2OutputVSWR3.11.4隔离21dB21dB低噪放（LNA）——高频、小信号、线性、选频放大器低噪放（LNA）指标分析（1）低功耗——移动

3、通信的必然要求（2）工作频率——取决于晶体管的特征频率与工作点有关取决于半导体工艺低电源电压小的静态电流——跨导小（3）噪声系数双极晶体管场效应管②双极晶体管放大器的噪声与基区体电阻有关①放大器的噪声与工作点有关——③放大器噪声系数与信号源内阻有关分析：线性网络：（4）增益增益要适中增益大——可降低后级对系统噪声系数的影响增益大——后级易产生非线性失真增益取决于跨导——由工作点决定负载LNA的负载形式LC谐振回路——Q值、谐振阻抗集中参数选频滤波器——注意阻抗匹配（5）自动增益控制根据接收信号的强弱自动控制增益信号弱，增益大信号强，增益小，以防后级非线性失真（6）输

4、入阻抗匹配放大器与输入源的匹配最大功率传输——共轭匹配噪声系数最小——噪声匹配匹配方式a.共源组态输入阻抗很大并联电阻等于信号源内阻b.共栅组态输入阻抗改变达匹配c.电阻负反馈改变输入阻抗d.电感负反馈改变输入阻抗（7）线性范围衡量指标：三阶互调截点IIP3、增益1dB压缩点（8）隔离度和稳定性引起不稳定的原因正向传输——压控电流源反向传输——极间电容②失配法——采用共射共基（共源共栅）组合连接改进措施①中和法——用中和电容抵消由引起的反向传输输入中和法是利用中和电容Cn的中和电路。为了抵消Yre的反馈,从集电极回路取一与反相的电压,通过Cn反馈到输入端。根据电桥平

5、衡有则中和条件为中和电路(a)原理电路;(b)某收音机实际电路5.2晶体管高频等效电路射频集成电路主要工艺双极（Bipolar）砷化钾GaAs——最高频率达到100~50GHz超高速微电子学和光电子学CMOS——噪声低、线性好、与数字集成电路兼容3GHz以上工艺技术截止频率(GHZ)Bipolar25–50BiCMOS10–20SiGeHBT40-80共射放大器原理图基极偏置VBEQ决定基极偏置电流IBQ集电极电源VCC负载电阻RL共同决定工作点Q输入信号为,当()时晶体管可用其等效电路代替5.2.1双极型晶体管共射小信号等效电路输出电流公式混合型等效电路①理解电路

6、中各元件的物理意义从两个层次上加强对等效电路的理解②理解晶体管作为放大器的本质注意两点①电路中的所有参数均与工作点Q有关②该电路是交流小信号等效电路晶体管作为放大器的本质一个电压控制的电流源——正向传输放大器的输入阻抗，电阻和电容、放大器输出电阻（很大）ce极限工作频率－－由等效电路中的电容引起反向传输器件引起放大器不稳定5.2.2场效应管小信号模型场效应管工作的两个区——以大小划分饱和区（恒流区）可变电阻区可变电阻区特性（很小）理解：①和成线性关系电导值为②此电阻受栅源电压的控制（可变电阻）恒流区——场效应管等效为一个理想的电压控制电流源恒流区特性伏安特性为：～成

7、平方律关系转移跨导（对的控制能力）小信号跨导与管子特性及工作点偏置有关小信号等效电路正向传输电压控制电流源输入阻抗呈容性输出电阻很大反馈电容引起不稳定极限工作频率－－由等效电路中的电容引起5.3低噪声放大器设计采用晶体管的等效电路模型设计、分析低噪声放大器电路组成：晶体管、偏置、输入匹配和负载四大部分典型电路Q晶体管Q偏置电阻、、输入匹配网络负载：选频回路交流旁路电容、负载电阻晶体管、负载部分接入分析电路步骤（2）画出放大器的交流通路图（3）代入晶体管的小信号等效电路及参数，计算放大器的各项指标（1）分析直流偏置，决定直流工作点，得出对应工作点的参数画交流通路图