[发明专利]降低放大器噪声系数的电路

说明书

技术领域

本发明涉及放大器相关的电路领域，具体涉及一种降低放大器噪 声系数的电路。

背景技术

噪声是任何电路及系统设计中所无法忽略的因素。尤其是热噪声， 即白噪声(由于电荷载体的热移动产生的噪声，热移动是指导体中的 大量电荷载体在不停地做无规则热运动，温度越高，电荷载体的无规 则的热运动越激烈)，存在于所有电子元器件中。热噪声功率的表达 式为：

P_N＝kTΔf    (1)

其中k为Boltzmann常数，T为电子元器件的绝对温度(单位：开尔文)， Δf为电子元器件的频率带宽。噪声模型可由两种形式表达。其中一种 是噪声电压源加串联电阻R，其等效电压v_n的表达形式为：

vn2‾=4kTRΔf---(2)]]>

另一种是噪声电流源加并联电阻R，其等效电流i_n的表达形式为：

in2‾=4kT1RΔf---(3)]]>

图1为高频放大器的电路结构图，高频放大器包括依次连接的输 入匹配电路、晶体三极管和输出匹配电路。图中T为晶体三极管，它 是电路实现信号放大功能的基本组成要素。M_I和M_O分别表示输入匹 配电路、输出匹配电路。由于晶体三极管中寄生电阻的存在，采用晶 体三极管的任何放大器都会恶化输入信号的信噪比。其恶化的程度可 用下式中定义的噪声系数F来表达：

F＝(S/N)_in/(S/N)_out    (4)

即放大器输入信噪比(S/N)_in与输出信噪比(S/N)_out的比值。或用 对数形式表达，即：

NF＝10·log F    (5)

单位“dB”，N代表噪声。噪声系数越大说明该放大器对信噪比的 损害越大。因此现代无线通信系统中所有接收机的前端都要求使用低 噪声放大器，即噪声系数很小的放大器。其它类型的放大器，比如说 发射机中用到的功率放大器和预置放大器，在设计过程中也往往会对 噪声性能提出要求。

为使放大器电路中的晶体三极管能够正常工作，需要为晶体三极 管提供一个相对较大的工作电压V_E和一个相对较小的偏置电压V_B。 因为要使晶体三极管处于放大状态，其基极-射极之间的PN结应 该正偏，集电极-基极之间的PN结应该反偏。因此，设置晶体三 极管基射结正偏、集基结反偏，使晶体三极管工作在放大状态的电 路，简称为偏置电路(可以理解为设置正反偏的电路)。而使晶体 三极管工作在放大状态的关键是其基极电压，因此，基极电压又 称为偏置电压。

通常情况下，一个放大器电路只有一个供压源，它可以被用作工 作电压V_E，而V_B则必须由V_E分压得到。图2展示了最简单也是最 常用的分压电路：电阻分压电路。图中R₁代表发射极和基极之间的 连接的电阻，R₂代表基极和集电极之间连接的电阻。