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放大器的噪声有哪些

放大器的噪声有哪些
放大器的噪声有哪些

放大器的噪声基础

IC的噪声有两种类型:一种是外部噪声,来源于IC外部;另一种是内部噪声,来源于器件本身。

外部噪声

一些工程师认为外部噪声不应该被称为噪声,因为它不是随机产生的,使用“干扰”一词也许更恰当。首先,简单谈谈三种外部噪声的主要来源:

RFI耦合

环境中充斥着各种电磁波,虽然这些射频干扰信号通常在目标带宽以外,但器件的非线性有时会调整这些信号,将其带入目标区域中。特别是连接传感器的引线较长时,噪声一般会从输入引线进入电路。

抑制射频干扰的办法包括:输入端滤波、屏蔽和采用双绞线输入。

电源噪声

电子电路抑制电源线信号的能力有限,尤其是频率较高时,因此必须先消除电源线上的高频干扰,使其无法到达低噪声电路。可以对电源进行适当滤波以及IC本身采取良好的旁路措施来实现。敏感模拟电路与数字逻辑应采用不同的电源,至少应深度滤波。

接地环路

我们经常可以从原理图上看到很多的接地符号,但必须注意,在实际电路中任何两点的电位都不可能完全相等,电流会流经地线,从而产生电位差。必须考虑电流如何流动,并将高电流路径与敏感电路隔离。例如,实用新型接地配置,或者将模拟地层与数字地层接在一个点上。

内部噪声

内部噪声来源于信号链中的电路元件,IC数据手册中相关的性能规格就是针对这种噪声。典型的内部噪声源包括传感器、电阻、放大器和模数转换器。

电阻噪声

电阻噪声分为两类:一是内部热噪声,这种噪声与电阻构造无关,仅取决于总电阻、温度和带宽,它与所施加的信号无关;二是附加电流噪声,通常被称为过量噪声,它取决于电阻的构造,与热噪声不同,电阻电流噪声与所施加的电压有关。薄膜电阻和绕线电阻具有出色的电流噪声性能,其噪声主要是内部热噪声。炭核电阻则不然,一般认为其噪声性能较差,在之后的讨论中我们将假设在低噪声设计中使用高质量薄膜电阻,因此可以忽略电流噪声,只专注于热噪声。

理想电阻的热噪声公式为:

可以看出,热噪声取决于温度、电阻、带宽和波尔兹曼常数。但在实际设计中,并不要求记住这个公式,因为我们有一个非常方便的速算法。

讨论噪声时,平方根符号会一再出现,公式中含有一个常数项,即波尔兹曼常数k。第二项是温度,请注意,噪声随温度升高而增大,此温度的单位为k,因此温度对噪声的影响可能不如想象那般大。多数工程师会忽略温度对噪声的影响,请记住你所看到的噪声规格仅针对室温有效。第三项是电阻值,最后一项是带宽。

应该记住这个公式,1kΩ电阻在室温下的热噪声为,即

无论从事何种噪声相关工作,这一算式都将使您永远受益。这个速算公式可以方便地应用于其他电阻值。放大器噪声

图1所示为放大器噪声模型。放大器噪声分为两类:一种是电压噪声(VX),另一种是电流噪声(IX)。在实际电路中,放大器由许多晶体管组成,所有这些晶体管都有噪声。幸运的是,所有晶体管的噪声都可以折合到放大器的输入端。

图1 放大器噪声模型

电压噪声规格在数据手册中,通常以两种方式表示,分别是和。查看数据手册中的噪声特性时,必须了解它是被折合到输入端还是输出端。大部分放大器的噪声特性被折合到输入端,对于运算放大器数据手册,这几乎是默认的习惯算法。但对于其他类型的固定增益放大器(如差动放大器),噪声可能被折合到输出端。请注意,这种输入噪声会被放大器放大。例如,对于同相增益为10的放大器,输出端的噪声将是指标中给出的噪声的10倍。一些电路配置的噪声增益可能大于信号增益,反相配置就是一个很好的例子。信号增益为-1的反相配置,其噪声增益实际上为2。为了确定实际噪声增益,请将所有外部电压源短路,同时可以将噪声放大器的RTI噪声看做出现在放大器正输入端的噪声,如果以这一假设分析电路,应当能够确定噪声所接受的增益。

仪表放大器的噪声特性与运算放大器稍有不同,对于运算放大器,所有内部晶体管噪声都可以折合到输入端,换言之,所有噪声源都会按增益比例缩放。仪表放大器则不然,电路中的一些噪声会按增益比例进行缩放,其他噪声则与增益无关,这里与增益噪声相关的噪声量显示为eNI,与增益无关的噪声量显示为eNO。数据手册中有二者关系公式。

除电压噪声外,放大器还具有电流噪声。如果输入端有电阻,电流噪声将与之相互作用,产生电压噪声。譬如,大多数源电压具有一定的电阻。毕竟,将高阻抗信号源转换为低阻抗信号源是使用运算放大器的原因之一。电流噪声流经与放大器相连的电阻,产生电压噪声。一般来说,放大器的输入偏置电流越高,则电流噪声越高。

图2显示具有一定源电阻的电压跟随器配置,运算放大器的电流噪声会与信号源电阻相互作用,在输出端产生一定的额外噪声。图3显示反馈路径中的电阻如何与电流噪声相互作用,电流噪声流经反馈电阻的并联组合,在输入端产生一个额外噪声源,然后此噪声源经放大器放大到达输出端。

图2 具有一定源电阻的电压跟随器配置

图3 反馈路径中电阻与电流噪声的相互作用

模数转换器(ADC)噪声

有时候模数转换器(ADC)数据手册以Vrms或VP-P的形式提供噪声特性,但大多数情况下,该特性用噪声相对于ADC最大满量程的关系来表示,规定为信噪比(SNR)。数据手册中的噪声指标,偶尔也包括失真特性及信纳比。紧急情况下,可以使用文中提供的理想公式,但这是理论限值,永远比实际值要好。

这里的公式显示ADC的SNR数值与Vrms数值之间的换算关系,以便比较ADC与放大器的噪声。有一点必须注意,要确保使用ADC最大输入范围内的均方根噪声。

峰峰值噪声Vrms指波形中波峰与波谷点之间的距离,它仅取决于两个点,有利也有弊。有利的一面是非常容易计算,只需将最大点减去最小点;不利的一面是复验性不强,不太精确。噪声是一个随机过程,因此,这种测量实际上依赖于噪声波形的极值。采集数据的时间越长,则越有可能获得极值。均方根值噪声使用波形中的所有点,比峰峰值噪声精确得多,测量的点越多,均方根数值越精确。不利的一面是,由于要使用所有点,因此计算时间较长。

关于峰峰值和均方根值测量有一点需要注意,它们会随带宽发生较大变化,对于同一放大器,带宽越低,噪声也越低。图4清楚显示了这一点。实验中,我们测量了仪表放大器AD8222在多个

不同带宽时的噪声,可以清楚的看到带宽对于噪声的影响之大。带宽每提高十倍,噪声增加三倍。由于这些测量依赖于带宽,因此有几点需要注意:首先,需要了解电路的带宽特性,需要确保测量仪器的带宽高于电路的带宽,只有这样,才能获得精确的读数。此外,使用数字万用表时,规定均方根值噪声或峰峰值噪声时,同时必须明确特定的带宽。对于绝大多数数据手册,带宽为0.1Hz至10Hz频带。

图4 AD8222在多个不同带宽时的噪声

频谱密度图使均方根测量更进一步,它实际上是将噪声测量分为不同的区间,这样便可以明确哪些频率具有较多的噪声成分。图5来自AD8295数据手册,显示了许多测量的平均组合值。由于频谱密度图将测量分为许多区间,因此需要大量的数据才能获得一张清晰的图。

图5 AD8295的频谱密度图

在较低频率时,大多数放大器的噪声曲线会斜升,噪声密度与频率成反比,因此将它称为1/f

噪声。如果沿1/f斜率画一条直线,与水平噪声线相交,就可以得到1/f转折频率。

噪声计算

噪声的加法规则为噪声的平方和,假设噪声源不相关,这一假设在绝大多数情况下是成立的,噪声的乘法和除法规则与一般信号相同。

第一,在噪声计算时,有几点需要注意:室温下,1kΩ电阻对应于的噪声,这一速算公式可以方便地应用于其他电阻值,只需乘以电阻的平方根。

第二,在对信号源求和时,可以忽略较小的项。噪声加法规则为平方和,如果一个噪声信号只有主导噪声信号的1/5,则其贡献的额外噪声只有1/25。

第三点是对第一点的扩展,如果第一增益级的增益足够大,则可以忽略其后的一切噪声。

低噪声系统的设计技巧

低噪声系统设计的第一个窍门是在前级应用中尽可能多的增益,图6显示的是一个放大器前端的两个例子,增益为10。可以看出,将所有增益应用于第一级,比将增益分布于两级要好得多。请注意,有时最佳带宽性能的要求可能与最佳噪声性能的要求相冲突。对于带宽,我们希望每个增益级具有近似的增益,而对于噪声,我们则希望第一级具有全部的增益。

图6 放大器前端

第二个窍门是注意源阻抗。这样做有两个原因:第一,源阻抗越大,则系统噪声越大;第二,放大器必须与源阻抗匹配良好,如果源阻抗较高,电流噪声噪声特性可能比电压噪声特性更重要。

第三个窍门是要注意反馈电阻,如果选择超低噪声运算放大器,却使用很大的反馈电阻,则不可能实现低噪声电路,在同相(图7)或反相配置中,注意反馈电阻相当于折合到输出端的噪声源。而其他电阻则相当于输入端的电压源,更准确的说,是反相配置输入端的电压源。前文已经谈到,设计低噪声系统时,第一级应用有高增益,这种情况下Rg噪声占主导地位。

图7 同相运算放大器的噪声模型放大器噪声问题问答

问:放大器的内部噪音如何进行精确测量?它和哪些因素有关?在测试时需要注意那些问题?答:对于放大器的噪声的测量,一般来讲就是把放大器的输入接0,输出经过一个低通滤波器,然后用高精度的ADC来采样做FFT,或者用示波器看输出的情况。

问:在判断放大器的性能时,主要应参考哪儿个噪声参数呢?

答:要考虑传感器、电阻、放大器和ADC的各个噪音参数。

问:用运放设计放大器时,如何估算其输入输出阻抗?

答:通常,对于运放器件,我们认为其输入阻抗无穷大,输出阻抗为0(可以参考具体型号的数据手册来查询具体的数值)。所以电路的输入输出阻抗可以基于这个条件来计算。

问:如何降低器件的内部噪声以及削弱外部噪声?

答:器件的内部噪声改变不了,可以通过选择外部的带宽来限制外部的噪声。

问:LC电路滤波与运算放大器电路滤波各有什么特点,各用在哪些场合?

答:LC滤波简单,但是滤波的效果不如有源的那么理想。而且有源滤波可以对信号同时进行放大,而无源的做不到这点。

问:ADC的量化噪音如何考虑?

答:量化噪声是理论上存在的,是无法去除的,这也是理论信噪比6.02N+1.76的来源。

问:如何测量噪声才最准确,不会引入测量噪声呢?

答:如果想得到最准确的噪音,要利用均方根值测量方法。这样的方法会将所有的噪音都计算在内,但是缺点是测量时间较长,数据量大。

问:如何通过单点接地或者多点接地来消除噪声,它们有什么区别?

答:单点接地指的是只在芯片电源脚处将地接在一块,这是为了防止数字电源的地回流影响模拟电路的地,也会用在模拟数字芯片在一块板子上的情况下,因为两个地必须最终连在一起,所以一般选在模拟和数字地的交界处。多点接地指的是芯片的接地脚应采用就近接地,不需要引很长的线再接到地上。

问:A/D转换器的模拟地和数字地如何分割才能更好的降低噪声?

答:关于模拟地与数字地是否需要分割的问题,业界没有定论。有的就是一个地平面,有的则分为两个区域在ADC下面用短线连接,方法多样。要注意模拟和数字部分器件尽量分开,保持一定距离,模拟信号和数字信号不要交叉走线,电源的滤波电容要尽量靠近芯片

GSM900低噪声放大器设计

微波电路与系统仿真实验报告 一、实验名称:GSM900频段低噪声放大器仿真 二、实验技术指标: 1.频段:909-915MHz 2.增益:≥17dB 3.噪声系数:<0.7dB 4.输入反射系数:优于-20dB 5.输出反射系数:优于-15dB 6.芯片选择:A TF-54143或VMMK-1218 三、报告日期:2015年12月14日 四、报告页数:共7页 五、报告内容: 1.电路原理图(原理图应标明变量名称的含义,可用文字表述或画图说明) 如下图所示,a为低噪声放大器的原理框图,包括晶体管以及输出输入匹配,在图中未画出部分还有晶体管的偏置电路。对于低噪声放大器设计与最大功率传输的放大器设计不同,最大功率传输放大器的设计必须满足双共轭匹配,而这样噪声的功率也会很大,所以为了获得最小噪声系数,应选择最佳信源反射系数Гopt。此时放大器的输入匹配网络的任务是使管子端口满足如下图b中所示的要求。 (a)微波晶体管放大器原理图(b)最佳噪声匹配放大器的设计步骤为:1、选管;题目指标给出了放大器设计可选择的管子,所以本次设计选择了ATF-54143,查阅ATF-54143晶体管的模型参数,由于ATF-54143晶体管在ADS2011中没有模型,所以本文是查找网络资源下载的ATF-54143的模型文件导入到设计中的,A TF-54143模型如下图所示,左图为晶体管封装模型,右图为内部电路。2、确定工

作电流和工作电压;查阅ATF-54143介绍资料确定Vds和Ids的值,如下图所示,可以看出工作频率为900MHz时的晶体管在不同电压电流下的增益、噪声系数、P1dB、三阶截断功率的值,根据这些值选择Vds=4V,Ids=60mA,此时的Vgg=0.58V。设置电压电流,建立晶 体管的直流偏置电路。

低噪声放大器设计指南

低噪声放大器设计指南 1.低噪声放大器在通讯系统中的作用 随着通讯工业的飞速发展,人们对各种无线通讯工具的要求也越来越高,功率辐射小、作用距离远、覆盖范围大已成为各运营商乃至无线通讯设备制造商的普遍追求,这就对系统的接收灵敏度提出了更高的要求,我们知道,系统接收灵敏度的计算公式如下: S = -174+ NF+10㏒BW+S/N (1) min 由上式可见,在各种特定(带宽、解调S/N 已定)的无线通讯系统中,能有效提高灵敏度的关键因素就是降低接收机的噪声系数NF,而决定接收机的噪声系数的关键部件就是处于接收机最前端的低噪声放大器。 低噪声放大器的主要作用是放大天线从空中接收到的微弱信号,降低噪声干扰,以供系统解调出所需的信息数据,所以低噪声放大器的设计对整个接收机来说是至关重要的。 2. 低噪声放大器的主要技术指标: 2.1 噪声系数NF 噪声系数的定义为放大器输入信噪比与输出信噪比的比值,即: out out in in N S N S NF //= 对单级放大器而言,其噪声系数的计算为: 222min |1)||1(||4opt s opt s n R NF NF Γ?Γ?Γ?Γ+= 其中 F min 为晶体管最小噪声系数,是由放大器的管子本身决定的, Γopt 、Rn 和Γs分 别为获得 F min 时的最佳源反射系数、 晶体管等效噪声电阻、以及晶体管输入端的源反射系数。 对多级放大器而言,其噪声系数的计算为: NF=NF 1+(NF -1)/G 1+(NF -1)/G 1G +…… (4) 232其中NF n 为第n级放大器的噪声系数,G n 为第n级放大器的增益。 在某些噪声系数要求非常高的系统,由于噪声系数很小,用噪声系数表示很不方便,常常用噪声温度来表示,噪声温度与噪声系数的换算关系为: T e = T 0 ( NF – 1 ) (5) 其中T e 为放大器的噪声温度,T 0 =2900 K,NF为放大器的噪声系数。 NF(dB) = 10LgNF (6) 2. 2 放大器增益G: 放大器的增益定义为放大器输出功率与输入功率的比值: G=P out / P in (7) 从式(4)中可见,提高低噪声放大器的增益对降低整机的噪声系数非常有利,但低噪声放大器的增益过高会影响整个接收机的动态范围。 所以,一般来说低噪声放大器的增益确定应与系统的整机噪声系数、接收机动态范围等结合起来考虑。

运算放大器电路固有噪声的分析与测量

运算放大器电路固有噪声的分析与测量 第三部分:电阻噪声与计算示例 作者:TI 高级应用工程师 Art Kay 在第二部分中,我们给出了将产品说明书上噪声频谱密度曲线转换为运算放大器噪声源模型的方法。在本部分中,我们将了解如何用该模型计算简单运算放大器电路的总输出噪声。总噪声参考输入 (RTI) 包含运算放大器电压源的噪声、运算放大器电流源的噪声以及电阻噪声等。上述噪声源相加,再乘以运算放大器的噪声增益,即可得出输出噪声。图 3.1 显示了不同噪声源及各噪声源相加再乘以噪声增益后的情况。 图 3.1:噪声源相结合

噪声增益是指运算放大器电路对总噪声参考输入 (RTI) 的增益。在某些情况下,这与信号增益并不相同。图 3.2 给出的实例显示了信号增益(1)与噪声增益(2)不同的情况。Vn 信号源是指不同噪声源的噪声影响。请注意,通常在工程设计中,我们会在非反向输入端将所有噪声源结合为单个的噪声源。我们的最终目标是计算出运算放大器电路的噪声参考输出 (RTO)。 图 3.2:噪声增益与信号增益 方程式 3.1:简单运算放大器电路的噪声增益 在上一篇文章中,我们了解到如何计算电压噪声输入,不过我们如何将电流噪声源转换为电压噪声源呢?一种办法就是对每个电流源进行独立的节点分析,并用叠加法将结果求和。这时我们要注意,要用和的平方根 (RSS) 对每个电流源的结果进行求和。通过方程式 3.2 和 3.3,我们可将简单运算放大器电路的电流噪声转换为等效电压噪声源。图 3.3 给出了有关图示。附录 3.1 给出了该电路的整个演算过程。 方程式 3.2与3.3:将简单运算放大器的电流噪声转换为电压噪声 (RTI)

低噪声放大器设计 论文

低噪声放大器设计 摘要:微弱信号检测就是利用近代电子学和信号处理方法从噪声中提取有用信号,其关键在于抑制噪声。恢复、增加和提取有用信号。与普通放大器相比,低噪声放大器应具有低得多的噪声系数。欲使放大器获得良好的低噪声特性,除使用好的低噪声器件外,还要有周密的设计。本文将从低噪声放大器在通讯系统中的作用,低噪声放大器的主要技术指标以及低噪声放大器的设计方法来论述低噪声放大器,以获得最佳噪声性能的低噪声放大器。重点介绍了低噪声放大器的设计方法。 关键词:低噪声,微弱信号检测,噪声系数,放大器 0.引言 随着现代科学研究和技术的发展,人们越来越需要从强噪声中检测出有用的微弱信号,于是逐渐形成了微弱信号检测这门新兴的科学技术学科,其应用范围遍及光学、电学、磁学、声学、力学、医学、材料等领域。微弱信号检测技术是利用电子学、信息论、计算机及物理学的方法,分析噪声产生的原因和规律,研究被测信号的特点与相关性,检测被噪声淹没的微弱有用信号,或用一些新技术和新方法来提高检测系统输出信号的信噪比,从而提取有用信号。微弱信号检测所针对的检测对象,是用常规和传统方法不能检测到的微弱量。对它的研究是发展高新技术,探索及发现新的自然规则的重要手段,对推动相关领域的发展具有重要的应用价值。目前,微弱信号检测的原理、方法和设备已经成为很多领域中进行现代科学技术研究不可缺少的手段。显然,对微弱信号检测理论的研究,探索新的微弱信号检测方法,研制新的微弱信号检测设备是目前检测技术领域的一大热点。 1.低噪声放大器在通讯系统中的作用 随着通讯工业的飞速发展,人们对各种无线通讯工具的要求也越来越高,功率辐射小、作用距离远、覆盖范围大已成为各运营商乃至无线通讯设备制造商的

利用ADS仿真设计低噪声放大器内容摘要本文给出了利用ADS仿真

利用ADS仿真设计低噪声放大器 内容摘要:本文给出了利用ADS仿真设计低噪声放大器的设计方法及步骤,同时给出了该电路的优化仿真结果及电路性能在批量生产中的合格率。通过设计方法可以看出,利用ADS进行微波电路仿真,它不但很方便的得出最佳电路设计,同时也能对微波电路的容差特性进行了仿真分析,是微波产品设计的良好工具。 关键词:S参量仿真、噪声系数、稳定性、YIELD、Y4IELD优化仿真。 1.引言: ADS软件在射频电路的仿真分析与设计方面的应用非常方便,通常对于小信号特性可以进行S参量仿真(?),可以得到电路的噪声系数、输入输出驻波比、增益及电路的稳定性。在电原理分析中可以利用仿真器YIELD进行电路的合格率分析,可以利用仿真器YIELD OPTIM进行电路最大合格率的优化分析,从而得到电路的最佳容差设计。利用ADS软件进行低噪声放大器的设计我们会采用以上的工具进行电路的设计与优化,输出一个合格率较高的产品设计,为最终产品的开发成功奠定良好的基础。 2.设计目标 在无线通信领域,为了提高接收信号的灵敏度,一般在接收机的最前端放置低噪声放大器,由于低噪声放大器的噪声系数较小,而接收系统经过合理的增益分布后,噪声系数主要由低噪声放大器决定,因此,降低低噪声放大器的噪声系数,是提高接收灵敏度的一种关键手段。本文讲述的是用PHEMT场效应管ATF34143进行电路第一级的设计方法。对于电路的第二级以及后续电路可以采用MMIC微波单片放大器完成。因此低噪声放大器的关键设计是电路的第一级。 我们利用ATF34143完成的第一级低噪声放大的设计目标是: 频率范围:1710MHZ~1980MHZ 增益:大于12dB 增益平坦度:每5MHZ带内小于0.2 dB 输入回波损耗:小于1.5 输出回波损耗:小于2.0 噪声系数:小于0.8dB (纯电路噪声系数不考虑连接损耗) 第二级对第一级呈现纯50Ω阻抗。 3.仿真设计: a)利用小信号S参量仿真A TF34143场效应管的最佳噪声系数下的源阻抗匹配及负载 阻抗匹配条件。首先我们根据器件特性选择最佳条件,我们选择V DS=3V ,I D=40mA 得到初始ATF34143的最佳噪声系数匹配条件, 图1 ATF34143最佳噪声匹配条件

运算放大器电路中固有噪声的分析与测量一

运算放大器电路中固有噪声的分析与测量(一) 第一部分:引言与统计数据评论 我们可将噪声定义为电子系统中任何不需要的信号。噪声会导致音频信号质量下降以及精确测量方面的错误。板级与系统级电子设计工程师希望能确定其设计方案在最差条件下的噪声到底有多大,并找到降低噪声的方法以及准确确认其设计方案可行性的测量技术。 噪声包括固有噪声及外部噪声,这两种基本类型的噪声均会影响电子电路的性能。外部噪声来自外部噪声源,典型例子包括数字开关、60Hz 噪声以及电源开关等。固有噪声由电路元件本身生成,最常见的例子包括宽带噪声、热噪声以及闪烁噪声等。本系列文章将介绍如何通过计算来预测电路的固有噪声大小,如何采用 SPICE模拟技术,以及噪声测量技术等。 热噪声 热噪声由导体中电子的不规则运动而产生。由于运动会随温度的升高而加剧,因此热噪声的幅度会随温度的上升而提高。我们可将热噪声视为组件(如电阻器)电压的不规则变化。图 1.1 显示了标准示波器测得的一定时域中热噪声波形,我们从图中还可看到,如果从统计学的角度来分析随机信号的话,那么它可表现为高斯分布曲线。我们给出分布曲线的侧面图,从中可以看出它与时域信号之间的关系。 图 1.1: 在时间域中显示白噪声以及统计学分析结果

热噪声信号所包含的功率与温度及带宽直接成正比。请注意,我们可简单应用功率方程式来表达电压与电阻之间的关系(见方程式1.1),根据该表达式,我们可以估算出电路均方根 (RMS) 噪声的大小。此外,它还说明了在低噪声电路中尽可能采用低电阻元件的重要性。 方程式 1.1:热电压 方程式 1.1 中有一点值得重视的是,根据该表达式我们还可计算出 RMS 噪声电压。在大多数情况下,工程师希望了解“最差条件下噪声会有多严重?”换言之,他们非常关心峰峰值电压的情况。如果我们要将 RMS 热噪声电压转化为峰峰值噪声的话,那么必须记住的一点是:噪声会表现为高斯分布曲线。这里有一些单凭经验的方法即根据统计学上的关系,我们可将 RMS 热噪声电压转化为峰峰值噪声。不过,在介绍有关方法前,我想先谈谈一些数学方面的基本原理。本文的重点在于介绍统计学方面的基本理论,随后几篇文章将讨论实际模拟电路的测量与分析事宜。 概率密度函数: 构成正态分布函数的数学方程式称作“概率密度函数”(见方程式 1.2)。根据一段时间内测得的噪声电压绘制出相应的柱状图,从该柱状图,我们可以大致看出函数所表达的形状。图 1.2 显示了测得的噪声柱状图,并给出了相应的概率密度函数。

低噪声放大器的仿真设计

一、实验目的 1、了解低噪声放大器的工作原理及设计方法。 2、学习使用ADS软件进行微波有源电路的设计,优化,仿真。 3掌握低噪声放大器的制作及调试方法。 二、设计思想 LNA 是射频接收机前端的主要部分,它主要有四个特点。首先,它位于接收机的最前端,这就要求它的噪声系数越小越好。为了抑制后面各级噪声对系统的影响,还要求有一定的增益,但为了不使后面的混频器过载,产生非线性失真,它的增益又不宜过大。放大器在工作频段内应该是稳定的。其次,它所接受的信号是很微弱的,所以低噪声放大器必定是一个小信号放大器。而且由于受传输路径的影响,信号的强弱又是变化的,在接受信号的同时又可能伴随许多强干扰信号输入,因此要求放大器有足够的线型范围,而且增益最好是可调节的。第三,低噪声放大器一般通过传输线直接和天线或者天线滤波器相连,放大器的输入端必须和他们很好的匹配,以达到功率最大传输或者最小的噪声系数,并保证滤波器的性能。第四,应具有一定的选频功能,抑制带外和镜像频率干扰,因此它一般是频带放大器,所以必须LNA的指标进行综合折中考虑。 三、理论分析 1、S参数,也就是散射参数。是微波传输中的一个重要参数。S12为反向传输系数,也就是隔离。S21为正向传输系数,也就是增益。S11为输入反射系数,也就是输入回波损耗,S22为输出反射系数,也就是输出回波损耗。、 2、纹波指通带内信号的平坦度,即通带内最大衰减与最小衰减之间的差值,习惯上转换为用dB表示。 3、插入损耗:在理想情况下,射频电路中的理想滤波器在通带内是没有任何功率损耗的,然而在实际的工程设计中,不可能完全消除滤波器固有的一些功率损耗。滤波器插入损耗及描述了通带内的功率损耗大小,其表达式为 IL=-10log(Pin/Pl) 对于一般的双端口网络而言,插入损耗A定义为:网络输出端接匹配负载时,网络输入端的入射功率Pin和负载吸收功率Pl之比。即 A=Pin/Pl=1/|S21|2. 因此,滤波器的插入损耗也可以用散射参数S21来定义: IL=-10log(Pin/Pl)A=Pin/Pl=1/|S21|2=-10log|S21|2 所以经计算要使4GHz插入损耗大于20dB即4GHz处S21<-20dB. 4、在输入输出端口要端接特性阻抗为50Ω的SMA或SMB端子,保证输入输出阻抗50Ω。

低噪声放大器的应用与发展状况及趋势

低噪声放大器的应用与发展状况及趋势 1 低噪声放大器的应用 低噪声放大器是现代无线通信、雷达、电子对抗系统等应用中一个非常重要的部分,常用于接收系统的前端,在放大信号的同时抑制噪声干扰,提高系统灵敏度。 如果在接收系统的前端连接高性能的低噪声放大器,在低噪声放大器增益足够大的情况下,就能抑制后级电路的噪声,则整个接收机系统的噪声系数蒋主要取决于放大器的噪声。如果低噪声放大器的噪声系数降低,接收机系统的噪声系数也会变小,信噪比得到改善,灵敏度大大提高。由此可见低噪声放大器的性能制约了整个接收系统的性能,对于整个接收系统技术水平的提高,也起了决定性的作用。 低噪声放大器是雷达、电子对抗及遥测遥控接受系统等的关键部件。L、S 波段低噪声放大器一般用于遥测、遥控系统。在电子对抗、雷达侦察中,由于要接收的信号的频率范围未知,其实频率范围也是要侦察的内容之一,所以要求接收系机的频率足够宽,那么放大器的频率也要求足够宽。而且,雷达侦察接收的是雷达发射的折射波,是单程接收;而雷达接收的是目标回波,从而使侦察机远在雷达作用距离之外就能提早发现雷达目标。灵敏度高的接收机侦察距离就远,如高灵敏度的超外差式接收机可以实现超远程侦察,用以监视敌远程导弹的发射,所以,要增高侦察距离,就要提高接收机灵敏度,就要求高性能的低噪声放大器。 在国际卫星通信应用中, 低噪声放大器的主要发展要求是改进性能和降低成本。由于国际通信量年复一年地迅速增加, 所以必须通过改进低噪声放大器的性能来满足不断增加的通信要求。因此, 要不懈地不断努力去展宽带低噪声放大器的带宽和降低其噪声温度。从经济观点出发, 卫星通信整个系统的成本必须减少到能与海底电缆系统相竞争。降低低噪声放大器的噪声温度是降低卫星通信系统成本的一种最有效的方法, 因为地面站天线的直径可以通过改善噪声温度性能而减小。 另一方面, 在国内卫星通信应用中, 重点放在低噪声放大器的不用维修特性以及低噪声和宽带性能, 因为在这些系统中越来越广泛地采用无人管理的工作方式, 特别在电视接收地面站中更是如此。 卫星通信用的低噪声放大器可以分为两种类型——低噪声参量放大器和场效应晶体管低噪声放大器。这些低噪声放大器用在几个频段内, 包括4GHz, 12

GPS低噪声放大器的设计

NF(dB)=10lg ? 一个微波管的射频绝对稳定条件是K>1,S 11<1-S12S21,S22<1-S12S21。 低噪声放大器的设计 姓名:####学号:################班级:1######## 一、设计要求 1.中心频率为1.45GHz,带宽为50MHz,即放大器工作在1.40GHz- 1.50GHz频率段; 2.放大器的噪声系数NF<0.8dB,S11<-10dB,S22<-15dB,增益 Gain>15dB。 二、低噪声放大器的主要技术指标 低噪声放大器的性能主要包括噪声系数、合理的增益和稳定性等。 1.噪声系数NF 放大器的噪声系数(用分贝表示)定义如下: ?S in N in? ?S out N out? 式中NF为射频/微波器件的噪声系数;S in ,N in 分别为输入端的信号功率和噪 声功率;S out ,N out 分别为输出端的信号功率和噪声功率。 噪声系数的物理含义是,信号通过放大器后,由于放大器产生噪声,使得信噪比变坏,信噪比下降的倍数就是噪声系数。 2.放大器的增益Gain 在微波设计中,增益通常被定义为传输给负载的平均功率与信号源的最大资用功率之比: Gain=P L P S 增益的值通常是在固定的频率点上测到的,低噪声放大器都是按照噪声最佳匹配进行设计的。噪声最佳匹配点并非最大增益点,因此增益Gain要下降。噪声最佳匹配情况下的增益称为相关增益。通常,相关增益比最大增益大概低2~4dB. 3.稳定性 22

只有当3个条件都满足时,才能保证放大器是绝对稳定的。 三、低噪声放大器的设计步骤 1.下载并安装晶体管的库文件 (1)由于ADS2008自带的元器件库里并没有ATF54143的元器件模型,所以 需要从Avago公司的网站上下载A TF54143.zap,并进入ADS主界面,点击【File】——【Unarchive Project】进行安装。 (2)新建工程A TF54143_LNA_1_prj,执行菜单命令【File】—— 【Include/Remove Projects】将A TF54143_prj添加到新建工程中,这样新建工程就能使用器件A TF54143了。 2.确定直流工作点 低噪声放大器的设计的第一步是设置晶体管的直流工作点。 (1)在ADS中执行菜单【File】——【New Design】,在弹出的对话框中的 Schematic Design Templates下拉列表中选择“DC_FET_T”模板,在Name文本框中输入DC_FET_T,单击【OK】,这样DC_FET控件就被 放置在原理图中了。 (2)在原理图中放置器件A TF54143,设置DC_FET控件的参数并连接原理图 如图1所示。 图1完整DC_FET_T原理图 (3)仿真得到A TF54143的直流特性图如图2所示。

低噪声放大器的设计制作与调试报告

微波电路CAD 射频实验报告 姓名 班级 学号

实验一低噪声放大器的设计制作与调试 一、实验目的 (一)了解低噪声放大器的工作原理及设计方法。 (二)学习使用ADS软件进行微波有源电路的设计,优化,仿真。 (三)掌握低噪声放大器的制作及调试方法。 二、实验内容 (一)了解微波低噪声放大器的工作原理。 (二)使用ADS软件设计一个低噪声放大器,并对其参数进行优化、仿真。 (三)根据软件设计的结果绘制电路版图,并加工成电路板。 (四)对加工好的电路进行调试,使其满足设计要求。 三、实验步骤及实验结果 (一)晶体管直流工作点扫描 1、启动软件后建立新的工程文件并打开原理图设计窗口。 2、选择File——New Design…进入下面的对话框; 3、在下面选择BJT_curve_tracer,在上面给新建的Design命名,这里命名为BJT Curve; 4、在新的Design中,会有系统预先设置好的组件和控件; 5、如何在Design中加入晶体管;点击,打开元件库; 6、选择需要的晶体管,可以点击查询; 7、对41511的查询结果如下,可以看到里面有这种晶体管的不同的模型; 8、以sp为开头的是S参数模型,这种模型不能用来做直流工作点的扫描; 9、选择pb开头的模型,切换到Design窗口,放入晶体管,按Esc键终止当前操作。 10对41511的查询结果如下,可以看到里面有这种晶体管的不同的模型 11、以sp为开头的是S参数模型,这种模型不能用来做直流工作点的扫描 12、选择pb开头的模型,切换到Design窗口,放入晶体管,按Esc键终止当前操作。 图1 BJT Curve仿真原理图

浅谈低噪声放大器的设计

浅谈低噪声放大器的设计 摘要为提高低噪声放大器的增益,降低接收机系统的噪声系数,宜采用多级低噪声放大器。本文介绍了低噪声放大器的设计方法及单级低噪声放大器间的级连方式,详述了采用传输短接线方式进行级间匹配级连的过程,通过比较传输短接线和匹配网络两种级连方式的效果,建议电子设备应根据接收机系统对噪声和增益指标的要求来合理选择低噪声放大器间的级间方式,以达到经济实用设计功效。 关键词低噪声放大器;级连;匹配;S参数;增益平坦度 前言 随着电子科技工业的飞速发展,对雷达、通信、电子对抗、遥感测控等系统技术的要求也越来越高,功率辐射小,稳定性好,频带宽,作用距离远等技术已成为电子装备科研生产单位的普遍追求,这对系统的接收灵敏度也提出了更高的要求。 1 接收机系统灵敏度 接收机系统灵敏度即接收机系统可以接收到的并仍能正常工作的最低信号强度,为保持接收机正常工作的最小可接收信号强度,灵敏度可用功率来表示。我们知道,如果没有噪声,那无论多么微弱的信号,只要充分地加以放大,信號总是可以被检测出来的。但在实际应用中,噪声是不可避免存在的,它与微弱信号一起被放大或被衰减,影响着接收机对信号的辨别,噪声成为限制接收机灵敏度的主要因素,因此,接收机的低噪声设计就显得尤其重要。接收系统灵敏度的计算公式如下: P=kTOBNF(W)(1) 式中,k为波尔兹曼常数,K=1.38×10-23J/K,TO为接收机工作环境的绝对温度,TO=290k,B为系统带宽,NF为接收机噪声系数,P为最小可检测功率。 由公式(1)可知,在系统带宽确定、工作环境相对稳定的通信系统中,要提高系统灵敏度(最小可检测功率越小),关键就是降低接收机的噪声系数NF。接收机的噪声系数是由位于接收机最前端的放大器决定的,也即我们通常所说的低噪声放大器,低噪声放大器的主要作用是放大天线从空中接收来的微弱信号,降低噪声的干扰,使系统能解调出所需的信息数据[1]。 单级放大器的增益一般不能满足系统接收机的要求,通常需要采用多级放大器来达到系统接收机对增益要求。 对多级放大器而言,其噪声系数的计算公式为:

(完整版)低噪声放大器设计仿真及优化毕业设计

低噪声放大器设计仿真及优化 摘要 快速发展的无线通信对微波射频电路如低噪声放大器提出更高的性能。低噪声放大器(LNA)广泛应用于微波接收系统中,是重要器件之一,它作为射频接收机前端的主要部分,其主要作用是放大天线从空中接收到的微弱信号,降低噪声干扰,以供系统解调出所需的信息数据。它的噪声性能直接决定着整机的性能,进而决定接收机的灵敏度和动态工作范围。而近年来由于无线通信的迅猛发展也对其提出了新的要求,主要为:低噪声、低功耗、低成本、高性能和高集成度。所以本论文针对这一需求,完成了一个2.45GHz无线射频前端接收电路的低功耗低噪声放大器的设计。 本文从偏置电路、噪声优化、线性增益及输入阻抗匹配等角度分析了电路的设计方法,借助 ADS 仿真软件的强大功能对晶体管进行建模仿真,在这个基础上对晶体管的稳定性进行了分析,结合 Smith 圆图,对输入输出阻抗匹配电路进行了仿真优化设计,设计了一个中心频率为2.45GHz、带宽为100MHz、输入输出驻波比小于1.5、噪声系数小于2dB和增益大于15dB的低噪声放大器。 关键词:微波;低噪声放大器;噪声系数;匹配电路;ADS仿真

ABSTRACT Rapid growth of wireless data communications Microwave communication system receiver, as the main part of the RF front-end receiver, the function of the low noise amplifier is amplifying the faint signal which incepted from air by the antenna. It can reduce the noise jamming, so as to demodulate right information for the system. The noise performance of the LNA will affect the performance of the whole system directly, and then deciding the sensitivity and dynamic working scope of the receiver. From the aspect of bias circuit, noise optimization, linear gain, impedance match, and the design methodology for LNA is analyzed, This article carries on the modelling simulation with the aid of the ADS simulation software's powerful function to the transistor, the analysis in this foundation to transistor's stability, the simulation optimization design. a radio frequency power amplifier is designed, which 1.5, Noise coefficient less than 2dB and Wattandgain 15dB. Key Words:microwave;low-noise amplifier; noise figure; matching circuit; ADS simulation

运算放大器噪声关系1f噪声均方根(RMS)噪声与等效噪声带宽

MT-048TUTORIAL Op Amp Noise Relationships: 1/f Noise, RMS Noise, and Equivalent Noise Bandwidth "1/f" NOISE The general characteristic of op amp current or voltage noise is shown in Figure 1 below. LOG f NOISE nV / √Hz or μV / √Hz e n , i n k F C Figure 1: Frequency Characteristic of Op Amp Noise At high frequencies the noise is white (i.e., its spectral density does not vary with frequency). This is true over most of an op amp's frequency range, but at low frequencies the noise spectral density rises at 3 dB/octave, as shown in Figure 1 above. The power spectral density in this region is inversely proportional to frequency, and therefore the voltage noise spectral density is inversely proportional to the square root of the frequency. For this reason, this noise is commonly referred to as 1/f noise . Note however, that some textbooks still use the older term flicker noise . The frequency at which this noise starts to rise is known as the 1/f corner frequency (F C ) and is a figure of merit—the lower it is, the better. The 1/f corner frequencies are not necessarily the same for the voltage noise and the current noise of a particular amplifier, and a current feedback op amp may have three 1/f corners: for its voltage noise, its inverting input current noise, and its non-inverting input current noise. The general equation which describes the voltage or current noise spectral density in the 1/f region is f 1F k ,i ,e C n n =, Eq. 1 where k is the level of the "white" current or voltage noise level, and F C is the 1/f corner frequency.

关于低噪声放大器的设计详细剖析

关于低噪声放大器的设计详细剖析 在整个接收系统中,低噪声放大器总是处于前端的位置。整个接收系统的噪声取决于低噪声放大器的噪声。与普通放大器相比,低噪声放大器一方面可以减小系统的杂波干扰,提高系统的灵敏度;另一方面放大系统的信号,保证系统工作的正常运行。总之,低噪声放大器的性能不仅制约了整个接收系统的性能,而且,对于整个接收系统技术水平的提高,也起了决定性的作用。 1 低噪声放大器的设计指标 低噪声放大器的主要性能指标包括:稳定性、功率增益、噪声系数、增益平坦度等,在这些指标之中噪声系数和放大增益对系统性能的影响较大。因此对低噪声放大器的设计主要从稳定性、功率增益、噪声系数、输入输出电压驻波比等方面进行考虑。 1.1 稳定性 放大器电路必须满足的首要条件之一是其在工作频段内的稳定性。因为假如在设计和制造放大器时不谨慎从事,在微波频率上一些不可避免的寄生因素往往足以引起振荡。 所以为了保证电路的稳定性,主要采取以下措施:1)可以在源极引入负反馈,使电路处于稳定状态;2)采用铁氧体隔离器能稳定电路;3)在漏极串联电阻或∏型阻性衰减器,通常接在低噪声放大器末级或末前级输出口。而目前提高电路稳定性常用的是引入负反馈。 1.2 功率增益以及增益平坦度 放大电路的增益是放大电路最重要性能指标,也是设计放大电路的一个基本参数。因此在放大器的设计中增益指标的完成很是重要,功率增益主要有3种描述方式:可用功率增益GA,工作功率增益GP,转换功率增益GT。 增益平坦度对于低噪声放大电路来说,就是全频带范围内增益变化要平缓,不允许增益变化陡变。 1.3 噪声系数 噪声系数是LNA的另一重要指标,如果接收系统噪声系数过大,信号会被噪声埋没,致

低噪声放大器设计指南

低噪声放大器设计指南 文件标识:基础知识 当前版本: 1.0 作者:刘明宇 日期:2006.12.2 审阅\修改: 修改日期: 文件存放: 版本历史 版本作者日期修改内容 盖受控章 除非加盖文件受控章,本文一经打印或复印即为非

1.低噪声放大器在通讯系统中的作用 随着通讯工业的飞速发展,人们对各种无线通讯工具的要求也越来越高,功率辐射小、作用距离远、覆盖范围大已成为各运营商乃至无线通讯设备制造商的普遍追求,这就对系统的接收灵敏度提出了更高的要求,我们知道,系统接收灵敏度的计算公式如下: S = -174+ NF+10㏒BW+S/N (1) min 由上式可见,在各种特定(带宽、解调S/N 已定)的无线通讯系统中,能有效提高灵敏度的关键因素就是降低接收机的噪声系数NF,而决定接收机的噪声系数的关键部件就是处于接收机最前端的低噪声放大器。 低噪声放大器的主要作用是放大天线从空中接收到的微弱信号,降低噪声干扰,以供系统解调出所需的信息数据,所以低噪声放大器的设计对整个接收机来说是至关重要的。 2. 低噪声放大器的主要技术指标: 2.1 噪声系数NF 噪声系数的定义为放大器输入信噪比与输出信噪比的比值,即: out out in in N S N S NF //= 对单级放大器而言,其噪声系数的计算为: 222min |1)||1(||4opt s opt s n R NF NF Γ?Γ?Γ?Γ+= 其中 F min 为晶体管最小噪声系数,是由放大器的管子本身决定的, Γopt 、Rn 和Γs分别为获得 F min 时的最佳源反射系数、晶体管等效噪声电阻、以及晶体管输入端的源反射系数。 对多级放大器而言,其噪声系数的计算为: NF=NF 1+(NF -1)/G 1+(NF 3-1)/G 1G + (4) 22其中NF n 为第n级放大器的噪声系数,G n 为第n级放大器的增益。 在某些噪声系数要求非常高的系统,由于噪声系数很小,用噪声系数表示很不方便,常常用噪声温度来表示,噪声温度与噪声系数的换算关系为: T e = T 0 ( NF – 1 ) (5) 其中T e 为放大器的噪声温度,T 0 =2900 K,NF为放大器的噪声系数。 NF(dB) = 10LgNF (6) 2. 2 放大器增益G: 放大器的增益定义为放大器输出功率与输入功率的比值: G=P out / P in (7) 从式(4)中可见,提高低噪声放大器的增益对降低整机的噪声系数非常有利,但低噪

低噪声放大器的设计与仿真

低噪声放大器的设计要求 (2) 低噪声放大器的设计 (2) 一、直流分析与偏置电路设计 (2) 二、稳定性分析 (4) 三、噪声系数圆和输入匹配 (5) 四、最大增益的输出匹配 (7) 五、电路整体微调 (9) 六、版图设计 (12) 心得与体会 (13) 参考文献 (13)

低噪声放大器的设计要求 Use Avago’s ATF-331M4 to design a LNA 1. Operation Frequency rang: 2.4 GHz ~ 2.5 GHz 2. Noise Figure below 0.7 dB; 3. Gain > 13 dB; (Feasible maximum gain is 16.1 dB at 2.5 GHz) (曾经为15dB,后改为13dB) 4. VSWR(input)<1.5; 5. VSWR(output)<1.5; Use the schematic tool to simulate and realize it with the layout tool (Momentum) in ADS. Give both the schematic and layout of the final LNA amplifier circuit, detailed simulation procedure, and the simulation results obtained with both the schematic and layout circuit. 低噪声放大器的设计 低噪声放大器的设计步骤 1、直流分析与偏置电路设计 2、稳定性分析 3、噪声圆系数与输入匹配 4、最大增益的输出匹配 5、电路整体微调 6、版图设计 以下将详细叙述这些设计步骤。 一、直流分析与偏置电路设计 1、从ATF-331M4的说明文档如图1可以看出,2GHz下它在V DS为4V、I d为40-80mA时噪声系数在0.6左右,且增益去到15dB以上,符合设计要求。为使增益尽可能地大,故确定晶体管的偏置V DS=4V,I d=80mA; 2、从Avago的官网下载ATF-331M4的模型,并在ADS2015.01下如图2进行直流分析,以确定偏置V GS的电压。由于ATF-331M4有两个源端,为使每个源端电流为80mA,故应选择I d约为160mA的栅极电压。由直流仿真结果可得V GS 约为-0.35V; 3、确定静态工作点后则可设计偏置电路。本来ADS中有一个“DA_FETBias”的控件工具可以方便地设计偏置电路,但由于需要将晶体管的栅极电压偏置于负电压,这个工具便难以胜任,故只能手动设计偏置电路。使用+5V和-5V的双电源和标称电阻值,可计算出分压器的两个电阻分别为130Ohm和150Ohm时栅极电压约为-0.35V。由于漏极电流约为160mA,要使漏极电压为4V时可计算出漏极电阻约为6.2Ohm。最后得到电路图及直流仿真结果如图3示。

低噪声放大器实验

低噪声放大器实验(虚拟实验) 一、实验目的 (1)了解低噪声放大器的工作原理; (2)掌握双极性体管放大器的工程设计方法; (3)掌握低噪声放大器基本参数的测量方法; (4)熟悉Multisim软件的高级分析功能,分析高频电路的性能。 二、实验原理 低噪声放大器是射频接收前端的关键器件,其主要作用是提供足够的增益将来自接收天线的微弱信号放大从而抑制后级电路的噪声影响。相较于普通的放大器,LNA有较低的噪声系数、一定的功率增益、足够的线性范围、良好的噪声匹配特性。 一个双极性晶体管LNA的小信号模型如图1所示。其主要参数有发射结的结电阻r b’e、发射结电容C b’e、集电结电容C b’c、基极电阻r bb’、g m U b’e、特征频率f T等。 图1 为了改善噪声性能,LNA需设计匹配噪声匹配网络。常见的匹配网络有并联共源结构、并‐串反馈式结构、共栅式结构、源极反馈式等。 三、实验内容 (一)1MHz LNA 1、电路结构 1MHz LNA的电路图如图2所示。根据电路原理图,选取相应的器件,构成试验电路。在放大器的输入端加入输入信号U i后,在放大器的输出端便可得到一个与Ui相位相反幅值被放大了的输出信号U o,实现电压放大。

图2 如图3所示,在器件工具条上选择左起第一个按钮,选择输入信号U i。 图3 如图4所示,选择“AC Power”作为输入信号,置于晶体管U1的栅极与地之间。 图4 双击AC_Power 图标,出现如图5所示的对话框。改动对话框中的相关设置可以改变幅值频率偏置电压等。Voltage(RMS)选择5mV,Frequency选择1MHz,

低噪声放大器的设计

低噪声放大器的设计 参数: 低噪声放大器的中心频率选为2.4GHz,通带为8MHz 通带内增益达到11.5dB,波纹小于0.7dB 通带内的噪声系数小于3 通带内绝对稳定 通带内输入驻波比小于1.5 通带内的输出驻波比小于2 系统特性阻抗为50欧姆 微带线基板的厚度为0.8mm,基板的相对介电常数为4.3 步骤: 1.打开工程,命名为dzsamplifier。 2.新建设计,命名为dzsamplifier。设置框如下: 点击OK后,如下图。

模板为BJT_curve_traver,带有这个模板的原理图可以自动完成晶体管工作点扫描工作。 3.在ADS元件库中选取晶体管。单击原理图工具栏中的, 打开元件库,然后单击,在 搜索“32011”。其中sp开头的原件是S参数模型,可以用来作S参数仿真,但这种模型不能用来做直流工作点扫描。以pb开头的原件是封装原件,可以做直流工作点扫描,此处选择pb开头的。 4.按照下图进行连接

5.将参数扫描控制器中的 【Start】项修改为Start=0. 6.点击进行仿真,仿真结束后,数据显示窗自动弹出。 如下图: 7.晶体管S参数扫描。 (1)重新新建一个新的原理图S_Params,进行S参数扫描。如下图:

点击OK后,出现: (2)在ADS元件库中选取晶体管。单击原理图工具栏中 的,打开元件库,然后单击,在 搜索“32011”。此处选择sp 开头的。 (3)以如图的形式连接。 (4)双击S参数仿真空间SP,将仿真控件修改如下。

(5)点击仿真按钮,进行仿真。数据如下图所示: (6)双击S参数的仿真控件,选中其中的【Calculate Noise】,如图 执行后:

运算放大器电路固有噪声的分析与测量1

Analysis And Measurement Of Intrinsic Noise In Op Amp Circuits Part I: Introduction And Review Of Statistics by Art Kay, Senior Applications Engineer, Texas Instruments Incorporated Noise can be defined as any unwanted signal in an electronic system. Noise is responsible for reducing the quality of audio signals or introducing errors into precision measurements. Board and system level electrical design engineers are interested in determining the worst case noise they can expect in their design and design methods for reducing noise and measurement techniques to accurately verify their design. Intrinsic and extrinsic noise are the two fundamental types of noise that affect electrical circuits. Extrinsic noise is generated by external sources. Digital switching, 60 Hz noise and power supply switching are common examples of extrinsic noise. Intrinsic noise is generated by the circuit element itself. Broadband noise, thermal noise and flicker noise are the most common examples of intrinsic noise. This article series will describe how to predict the level of intrinsic noise in a circuit with calculations, and using SPICE simulations. Noise measurement techniques will be discussed also. Thermal Noise Thermal noise is generated by the random motion of electrons in a conductor. Because this motion increases with temperature so does the magnitude of thermal noise. Thermal noise can be viewed as a random variation in the voltage present across a component (eg a resistor). Fig. 1.1 shows what thermal noise looks like in the time domain (standard oscilloscope measurement). It also shows that if you look at this random signal statistically, it can be represented as a Gaussian distribution. The distribution is drawn sideways to help show its relationship with the time domain signal. Fig. 1.1: White noise Shown In Time Domain And Statistically

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