低噪声前置放大器的选用

问题的提出问题的提出 提高系统信噪比途径：提高系统信噪比途径：光学方法光学方法 电学方法电学方法 热力学方法热力学方法 问题的提出问题的提出 信号光很弱时，探测器的输出信噪比很低信号光很弱时，探测器的输出信噪比很低探测器噪声探测器噪声电路噪声电路噪声“雪上加霜雪上加霜”前置前置放大器噪声放大器噪声电路电路噪声噪声1.根据噪声系数根据噪声系数(dB)计算计算EniNF=10lgF （dB）用分贝表示：用分贝表示：电阻噪声功率被放大器放大输出的源放大器总输出噪声功率FfkTREEEFsninsni4222输入端源电阻噪声功率声功率放大器总的等效输入噪fkTREsNniF41020fkTREEENsninsniF4lg10lg10222求出求出Eni：fkTREEENsninsniF4lg10lg10222（2）结合探测器的）结合探测器的Rs和系统的带宽范围。和系统的带宽范围。NF图为正确选图为正确选择前置放大器提供了依据。择前置放大器提供了依据。（3）利用）利用NF图还可以计算出最小可检测信号（图还可以计算出最小可检测信号（MDS）的）的大小，大小，MDS的定义为折合到放大器输入端的的定义为折合到放大器输入端的Eni。fkTREsNniF410203.利用利用NF图，计算图，计算Eni，根据根据Eni和和Vsi来选用前置放大器来选用前置放大器fkTREsNniF41020根据系统对根据系统对(Vsi/Eni)的比值要求来选定放大器的的比值要求来选定放大器的NF值值 f、Rs标 号1号NF=20 dB2号NF=3 dBEniRs=100f=100Hz130nV18nVRs=100f=1Hz13nV1.8nV如果被测信号为如果被测信号为Vsi=1 V，f=100Hz，Rs=100，若，若要求系统的要求系统的Vsi/Eni10。计算选用哪个放大器？。计算选用哪个放大器？4.根据根据Eni和和Vsi来选用前置放大器（一）来选用前置放大器（一）（2）在）在Rs大的情况下，大的情况下，起着比较大的作用起着比较大的作用（3）计算）计算Eni再和再和Vs比较。然后根据比较。然后根据Psi/Pni（或（或Vsi/Eni）的）的要求决定运算放大器是否符合要求。要求决定运算放大器是否符合要求。fEn/fIn/fIn/*（2）可根据）可根据 IB，计算计算 fIn/fqIB 2I2nBn2qIfI2222222snnnsVnoniRIEEKEE222)()(4)(snnsniRfIffEffkTRE2222222snnnsVnoniRIEEKEEfEn/fIn/OP079.6nVHz-1/2120fAHz-1/2LMC66222nVHz-1/20.113fAHz-1/2n当当Rs=50k，且工作在，且工作在1kHz条件下，选条件下，选哪一种运算放大器可使哪一种运算放大器可使 小些（假定带宽小些（假定带宽为为 f=1kHz，T=290K）?2niEfEn/fIn/补充：偏置电路和负反馈电路的噪声影响补充：偏置电路和负反馈电路的噪声影响补充：偏置电路和负反馈电路的噪声影响补充：偏置电路和负反馈电路的噪声影响noptnERI例：例：热电偶热电偶；光电池等（信号源电阻较小）光电池等（信号源电阻较小）-常用器件最佳源电阻分布示意图 例：例：热电阻、热电阻、PIN光电二极管（信号源电阻较大）光电二极管（信号源电阻较大）2.有源元器件（运放）的选择有源元器件（运放）的选择n电压串联负反馈；电压并联负反馈电压串联负反馈；电压并联负反馈n反相比例放大电路不会引入共模干扰，反相比例放大电路不会引入共模干扰，但容易引入电阻的热噪声；同相比例放但容易引入电阻的热噪声；同相比例放大电路容易实现低噪声设计。大电路容易实现低噪声设计。