放大器噪声系数计算

1. 引言

在各种放大器使用的场合，我们时常需要计算到放大器，却没有一个直观的方式来看放大器这一级对链路噪声的影响。本文讨论了各种放大器架构下，放大器的噪声系数的计算方式。

2. 放大器噪声指标

电子元件应用中，常见如下5 种噪声来源：

1. 散弹噪声(shot noise，白噪声，在频谱中表现为平坦的)

2. 热噪声(thermal noise，白噪声，在频谱中表现为平坦的)

3. 闪烁噪声(flicker noise，1/f 噪声)

4. 突发噪声(burst noise，脉冲噪声)

5. 雪崩噪声(Avalanche noise，反向击穿时才出现的噪声)

基本上每个放大器都有输入电压噪声和输入电流噪声两个指标。在频域，通常其单位用nV/rtHz，和pA/rtHz 来表征。 如下图:

Figure 1 输入电压噪声和电流噪声曲线图例

按噪声种类来分， 其大致贡献在不同的频段如下:

Figure 2 噪声种类分布图

如果把所有电容，电感都看做无噪声的器件，一个普通的放大器的输出噪声按主要的贡献可以按如下图所示：

Figure 3 放大器噪声分量分解

其中电阻的噪声表征形式为 ， K 为玻尔兹曼常数， K=1.3806505×J/K， T 为环境温度， 其单位是开尔文(K)， K=273.15+摄氏度。 由这些参数， 可以简化估计电阻噪声的电压噪声贡献公式如下， 其单位是nV/rtHz

根据这个估计， 可以得到如下电阻值的电压噪声:

在输出的噪声中， 上图的各个分量其贡献如下:

输出的噪声是这些分量的均方和：

公式1

这个公式分了6 项：

1)

2)

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