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1、高频电子线路课件第1页，本讲稿共17页内部噪声的特点内部噪声的特点:1 随机性随机性.2 出现正负电压的概率相等出现正负电压的概率相等,即平均电压为零即平均电压为零.ten0 3 热噪声随温度的变化而变化热噪声随温度的变化而变化第2页，本讲稿共17页一、噪声的描述一、噪声的描述(1)起伏噪声电压的平均值为零起伏噪声电压的平均值为零(2)起伏噪声电压的方均值具有一定的数值起伏噪声电压的方均值具有一定的数值(3)噪声电压作用在噪声电压作用在1欧电阻上的平均功率为欧电阻上的平均功率为设噪声功率普密度记为设噪声功率普密度记为S(f)则总平均功率为则总平均功率为第3页，本讲稿共17页所以起伏噪声电压的方
2、均值为所以起伏噪声电压的方均值为:电阻热噪声的频谱电阻热噪声的频谱具有均匀频谱的噪声称为白噪声具有均匀频谱的噪声称为白噪声,真正的白噪声是真正的白噪声是没有的没有的,白噪声仅指在某一频率范围内白噪声仅指在某一频率范围内S(f)保持常数保持常数.第4页，本讲稿共17页3.9.2、电阻热噪声、电阻热噪声无噪声无噪声电阻电阻实际实际电阻电阻RRG噪声功率普密度噪声功率普密度S(f)的数值为的数值为:第5页，本讲稿共17页（2)串并联电阻噪声的计算串并联电阻噪声的计算第6页，本讲稿共17页有噪电阻有噪电阻理想电阻理想电阻 在并联电路两端产生在并联电路两端产生的噪声电压方均值的噪声电压方均值 在并联电路
3、两端产生在并联电路两端产生的噪声电压方均值的噪声电压方均值 第7页，本讲稿共17页3.9.3 天线的噪声天线的噪声 是一种非电阻热噪声是一种非电阻热噪声,而是一种天线周围介质微粒而是一种天线周围介质微粒或宇宙辐射所引起的噪声或宇宙辐射所引起的噪声.3.9.4 晶体管的噪声晶体管的噪声 晶体管的噪声是电子产品内部固有噪声的另一晶体管的噪声是电子产品内部固有噪声的另一重要来源重要来源,在放大器中晶体管的噪声比电阻热噪声强得多在放大器中晶体管的噪声比电阻热噪声强得多第8页，本讲稿共17页晶体管的噪声的分类晶体管的噪声的分类1:热噪声热噪声2:散粒噪声散粒噪声3:分配噪声分配噪声4：1/f噪声噪声(闪
4、烁噪声闪烁噪声)晶体管的散粒噪声晶体管的散粒噪声由载流子流过由载流子流过PN结时的结时的非均匀性引起非均匀性引起,特点同白特点同白噪声噪声,数值与直流电流数值与直流电流成比例成比例 晶体管内部载流子复合的随机性引起集电极和基晶体管内部载流子复合的随机性引起集电极和基极电流分配比例的变化所产生的噪声极电流分配比例的变化所产生的噪声半导体表面不清洁所引起的噪声半导体表面不清洁所引起的噪声共基电路噪声源的共基电路噪声源的T形等效电路形等效电路第9页，本讲稿共17页散粒噪散粒噪声声分配噪分配噪声声热噪声热噪声晶体管内部的各种噪声只晶体管内部的各种噪声只要求了解要求了解,不要求计算因为不要求计算因为噪声
5、系数的计算较麻烦噪声系数的计算较麻烦,且且准确性不高准确性不高,一般不用计算一般不用计算法求噪声系数法求噪声系数.共基电路噪声源的共基电路噪声源的T形等效电路形等效电路白噪区白噪区高噪区高噪区噪声区噪声区晶体管的噪声特性晶体管的噪声特性第10页，本讲稿共17页3.10 噪声的表示和计算方法噪声的表示和计算方法放大电路的噪声系数的定义是放大电路的噪声系数的定义是:放大电路输入端信号噪声功率比放大电路输入端信号噪声功率比 与输与输出端信号噪声功率比出端信号噪声功率比 的比值的比值.用用Fn来表示来表示第11页，本讲稿共17页如果放大电路是理想无噪声的线性网络如果放大电路是理想无噪声的线性网络,其输
6、入的信号和噪声得其输入的信号和噪声得到同样的放大到同样的放大,而输出端的信噪比与输入端的信噪比相同而输出端的信噪比与输入端的信噪比相同NF=1,由由于放大电路本身有噪声于放大电路本身有噪声,输出端的噪声功率等于放大后的输入输出端的噪声功率等于放大后的输入噪声功率和放大器本身噪声功率之和噪声功率和放大器本身噪声功率之和,显然显然,经放大后经放大后,输出端输出端的信噪比降低的信噪比降低,NF1,用分贝表示用分贝表示:输入端的信号功输入端的信号功率率 和噪声功率和噪声功率 分别由信号源的信号分别由信号源的信号电压电压 和内阻和内阻 的的热噪声所产生热噪声所产生,并规定并规定 的温度为的温度为290K
7、,则噪声则噪声系数又可以表示为系数又可以表示为:为放大器为放大器功率增益功率增益第12页，本讲稿共17页 表示信号源内阻产生的噪声通过放大器放大后在输出表示信号源内阻产生的噪声通过放大器放大后在输出端所产生的噪声功率用端所产生的噪声功率用 表示表示,则噪声系数又可以表示为则噪声系数又可以表示为:上式表明上式表明,噪声系数噪声系数 仅与输出端的两个噪声功率有关仅与输出端的两个噪声功率有关,与输入信号的大小无关与输入信号的大小无关.实际上实际上,输出端的噪声功率包括两部分输出端的噪声功率包括两部分,一部分是输入噪声经一部分是输入噪声经放大器放大后产生的放大器放大后产生的,另已部分是放大器本身产生的
8、另已部分是放大器本身产生的由此式可以看出噪由此式可以看出噪声系数与放大器内声系数与放大器内部噪声的关系部噪声的关系.第13页，本讲稿共17页应该指出应该指出,噪声系数的概念仅仅适应于线性电路噪声系数的概念仅仅适应于线性电路.对于对于非线性电路非线性电路,信号与噪声信号与噪声,噪声与噪声之间会相互作用噪声与噪声之间会相互作用,即即使电路本身不产生噪声使电路本身不产生噪声,输出端的信噪比也和输入端输出端的信噪比也和输入端的不同的不同,因此因此,噪声系数的概念就不能适应噪声系数的概念就不能适应.还应该指出还应该指出,网络通带内不同点的传输系数是不同的网络通带内不同点的传输系数是不同的,其噪声系数也其
9、噪声系数也不一样不一样,先测出特定频率点的噪声功率先测出特定频率点的噪声功率,然后再计算出然后再计算出各自的噪声系数各自的噪声系数,称为点噪声系数称为点噪声系数,则某一频率范围内网则某一频率范围内网络的平均噪声系数定义为络的平均噪声系数定义为:第14页，本讲稿共17页额定功率额定功率.额定功率增益和以此定义的噪声系数额定功率增益和以此定义的噪声系数 为了计算和测量的方便为了计算和测量的方便,噪声系数可用额定功率噪声系数可用额定功率和额定功率增益来表示和额定功率增益来表示:定义定义:当信号源内阻当信号源内阻 与放大电路的输入电阻与放大电路的输入电阻 相等相等时时,信号源有最大功率输出信号源有最大
10、功率输出,这个最大功率称为额定输这个最大功率称为额定输入信号功率入信号功率:当信号源内阻当信号源内阻 不等于输入电阻不等于输入电阻 时时,额定信号功率和额定噪额定信号功率和额定噪声功率不变声功率不变.但这时的额定功率不表示实际的功率但这时的额定功率不表示实际的功率,额定信号功额定信号功率和噪声功率是信号源的一个自然属性率和噪声功率是信号源的一个自然属性,取决于信号源内阻和电动取决于信号源内阻和电动势势,而与放大器的输入电阻和负载电阻无关而与放大器的输入电阻和负载电阻无关.额定输入噪声功率额定输入噪声功率额定输入信号功率额定输入信号功率第15页，本讲稿共17页额定功率增益的定义额定功率增益的定义
11、:放大电路的输入和输出都匹配时的功率增益放大电路的输入和输出都匹配时的功率增益.记记做做:对于输出端来说对于输出端来说,当当 时时,输出端匹配输出端匹配,输出端的输出端的额定信号功率为额定信号功率为 ;额定噪声功率为额定噪声功率为 ;而当而当 时时,和和 数值不变数值不变,但不表示输出端的实际功率但不表示输出端的实际功率.额定功率增益在放大电路不匹配时也存在额定功率增益在放大电路不匹配时也存在.(自然属自然属性性)用额定功率和额定功率增益定义的噪声系数为用额定功率和额定功率增益定义的噪声系数为:此式计算噪声系此式计算噪声系数比较方便数比较方便,无论无论电路匹配与否电路匹配与否第16页，本讲稿共17页3.10.6 降低噪声系数的措施降低噪声系数的措施 根据上面所讨论的结果，有根据上面所讨论的结果，有3种经常采用的减种经常采用的减小噪声系数的措施。小噪声系数的措施。1.选用低噪声器件和元件选用低噪声器件和元件2.正确选择晶体管放大级的直流工作点正确选择晶体管放大级的直流工作点3.选择合适的信号源内阻选择合适的信号源内阻第17页，本讲稿共17页