白噪聲放大器PPT學習教案

1、會計學1白噪聲放大器白噪聲放大器是任何與有用信號無關的隨機干擾。 噪聲分類噪聲分類 熱噪聲（thermal noise ） 閃爍噪聲 （flicker noise ） 散粒噪聲 （shot noise ）第1頁/共33頁第2頁/共33頁RT( )nv t4nVkTBR噪聲電壓：K：波爾茲曼常數(shù)，T：開爾溫度（K）B：信號帶寬（Hz）R：電阻值（ ）231.38 10J / K第3頁/共33頁t( )nv t時域時域頻域頻域0第4頁/共33頁第5頁/共33頁t( )nv t時域時域頻域頻域0第6頁/共33頁bbr第7頁/共33頁t( )ni t0時域時域頻域（低中頻）頻域（低中頻）第8頁/共33

2、頁閃爍噪聲區(qū)白噪聲區(qū)0f噪聲功率譜密度散粒噪聲區(qū)第9頁/共33頁閃爍噪聲區(qū)白噪聲區(qū)0f噪聲功率譜密度散粒噪聲區(qū)由系統(tǒng)噪聲分布可以看出，由于白噪聲寬度大，噪聲小，故白噪聲放大器即寬帶低噪聲放大器第10頁/共33頁放大器的增益帶寬積為常數(shù)，故低頻增益大，高頻增效小。設計過程需降低低頻增益，常用方法是引入負反饋頻率增益頻率增益第11頁/共33頁由于直流放大器直接耦合，其中有任何一點靜態(tài)電位的變動，都有會經(jīng)耦合放大后在輸出中呈現(xiàn)出來，即使沒有輸入信號，由于溫度的變化和電源電壓不穩(wěn)定的影響，輸出端也會出現(xiàn)電壓的緩慢變動，這種現(xiàn)象叫做零點漂移零點漂移。直流放大器中，前級的零點漂移會被逐級放大，以致在最后一

3、級的輸出端產(chǎn)生很大的漂移電壓。 零點漂移零點漂移第12頁/共33頁第13頁/共33頁通頻帶1kHz30MHz增益10dB60dB最大輸出電壓有效值6V輸入電阻1k負載100第14頁/共33頁VinVout由于信號的頻率較高，增益的調(diào)節(jié)范圍較大，輸入阻抗大，放大器宜采用多級放大，而且要對增益進行合理分配，才能使寬帶放大器穩(wěn)定工作，因此放大器有輸入緩沖、可控增益放大器和輸出功率放大器三級組成。同時要選擇高穩(wěn)定、低噪聲、高增益帶寬積的放大器 放大器的三級組成放大器的三級組成輸入緩沖輸入緩沖可控增益放大可控增益放大輸出功率放大輸出功率放大第15頁/共33頁要滿足輸入電阻大于1k的要求，必須加入輸入緩沖

4、以提高輸入阻抗；輸入緩沖對降低系統(tǒng)噪聲起了至關重要的作用，所以需要采用低噪聲放大器。 輸入緩沖輸入緩沖VinVout輸入緩沖輸入緩沖可控增益放大可控增益放大輸出功率放大輸出功率放大第16頁/共33頁前置放大電路可以使用電壓 跟隨器實現(xiàn)，采用OPA642 運放，其增益帶寬積為400。 電路圖如下所示。 輸入緩沖輸入緩沖+VinOPA 642+5V-5VV1Rk電壓增益接近于1。輸入電阻Rin=Rk，故將Rk 設置為1k。第17頁/共33頁放大器主要增益部分，可以實現(xiàn)整個系統(tǒng)的增益的調(diào)節(jié)?？梢赃x用高精度低噪聲由電壓控制增益的運放AD603實現(xiàn)。 可控增益放大可控增益放大VinVout輸入緩沖輸入緩

5、沖可控增益放大可控增益放大輸出功率放大輸出功率放大第18頁/共33頁+AD603+15V-15V86425V11Vc 可控增益放大可控增益放大V2AD603通頻帶為90MHz，增 益為10+30dBAD603增益和控制電壓的關 系：(dB)10lg( 2/1)4010GainVVVc其中Gain為增益（dB）Vc為控制電壓（V）3第19頁/共33頁+AD603+15V-15V86425V11Vc 可控增益放大可控增益放大V2要求輸入增益為1060dB， 則需要兩級級聯(lián)。Vc輸入電壓為0.5V+0.5V ， 則增益為1030dB。3第20頁/共33頁+AD603+15V-15V86425+AD6

6、03+15V-15V86425V1V211CVc1Vc2 可控增益放大可控增益放大33第21頁/共33頁 可控增益放大可控增益放大+AD603+15V -15V86425+AD603+15V -15V86425V1V211CVc1Vc233級聯(lián)增益為：(dB)40140120GainVcVc當Vc1和Vc2輸入電壓為 -0.5+0.5V時，增益為 -2060dB級聯(lián)間的電容c是防止前級 的直流偏移電壓進入下一 級放大器。第22頁/共33頁經(jīng)輸入緩沖和可控增益放大兩級輸出的信號，功率太小，不具備驅(qū)動負載的能力，故需進行功率放大，才能達到系統(tǒng)對輸出功率的要求。 輸出功率放大輸出功率放大VinVou

7、t輸入緩沖輸入緩沖可控增益放大可控增益放大輸出功率放大輸出功率放大第23頁/共33頁+AD844+15V7-15V4BUF634236+15V7-15V4136V2VoutR1R2RfR3 輸出功率放大輸出功率放大電路采用AD844和BUF34級聯(lián)的方式第24頁/共33頁 輸出功率放大輸出功率放大在15V電壓下，AD844在大信號輸入時的10倍增益帶寬為33MHz。BUF634工作在30MHz頻率下，可輸出250mA電流，為負載為100電阻提供足夠的帶負載能力。第25頁/共33頁 輸出功率放大輸出功率放大為使輸出穩(wěn)定在預設值，應使AD844和BUF634均工作在閉環(huán)狀態(tài)，故加設一個大環(huán)負反饋，

8、使BUF634的輸出電壓穩(wěn)定在AD844輸入電壓的10倍。取R1=47，Rf=470。R2=47，R3=51。第26頁/共33頁 增益誤差測試增益誤差測試 在輸入端加峰峰值為10mV，頻率為10MHz的信號，然后預設增益值將其與實際增益值比較 第27頁/共33頁 增益誤差測試表格增益誤差測試表格 頻率（MHZ）101010101010預置增益（dB）102030405060輸入（mV）101010101010輸出（V）實際增益（dB）增益誤差（dB）第28頁/共33頁 頻率特性測試頻率特性測試 把增益設為40dB，在不同的頻率段輸入峰峰值為10mV的信號，檢測輸出信號峰峰值并計算出相應的增益。 第29頁/共33頁 頻率特性測試表格頻率特性測試表格頻率（HZ）1k10k100k1M5