一款JFET低噪聲前置放大器的設(shè)計(jì)

熱釋電探測(cè)器的輸出信號(hào)十分微弱,使得其響應(yīng)率很低,為了提高響應(yīng)率就一定要和前置放大器連用,因此前置放大器的噪聲對(duì)響應(yīng)率的影響很大。本文從熱釋電探測(cè)器對(duì)前置放大器的要求入手,從噪聲匹配的方法、無(wú)源器件的選取以及放大器的屏蔽與接地三個(gè)角度提出如何降低前置放大器的噪聲以提高響應(yīng)率。

目前國(guó)際上在前級(jí)放大器的發(fā)展?fàn)顩r標(biāo)志著其生產(chǎn)廠家在聲頻功率放大器制造上的地位,這就是人們常說(shuō)的hi-fi(hi-fidelity,高保真)效果。國(guó)內(nèi)在高保真音響方面這些年的發(fā)展逐步的趕上了歐美,但在核心技術(shù)上還是有所差距。本文設(shè)計(jì)的是一個(gè)功放的前級(jí),和功放加一起是一套完整的高保真設(shè)備、但又各自具有自己的獨(dú)立性。

介紹了一種直流微電流放大器的設(shè)計(jì),先通過原理分析,指出應(yīng)重點(diǎn)注意的一些關(guān)鍵性問題及提高信噪比的途徑。并以此設(shè)計(jì)了實(shí)用電路,給出測(cè)試方法及測(cè)試數(shù)據(jù)。該放大器具有分辨率高、響應(yīng)快、漂移低、穩(wěn)定性好以及價(jià)格低廉等優(yōu)點(diǎn),非常適合光電流、生物電流及射線電流測(cè)量。

從pin光電探測(cè)器的特性出發(fā),對(duì)激光引信前置放大器的形式進(jìn)行了研究。首先分析了跨阻抗放大器帶寬與穩(wěn)定性之間的關(guān)系,建立了跨阻抗放大器的等效噪聲模型,然后通過ti-napro6.0軟件的計(jì)算印證了分析的正確性。根據(jù)本文分析設(shè)計(jì)的激光引信前置放大器可以工作在200mhz以上的帶寬。

在串列升級(jí)在線同位素分離器中,f筒、發(fā)射度測(cè)量?jī)x、束流剖面掃面儀拾取的束流信號(hào)通常是十分微弱的,可以達(dá)到pa級(jí)。弱束流信號(hào)如果不通過前置放大器,很難測(cè)量到真實(shí)的信號(hào)。由于需要使用大量的束流測(cè)量裝置,使用pa表價(jià)格比較昂貴。因而有必要對(duì)弱電流測(cè)量進(jìn)行深入和系統(tǒng)的研究,掌握弱電流測(cè)量技術(shù),開發(fā)穩(wěn)定可靠、性價(jià)比合理的弱電流放大器,使測(cè)量系統(tǒng)可以得到穩(wěn)定可靠的信號(hào)。

電壓靈敏前置放大器

一、光電二極管前置放大器設(shè)計(jì)

傳聲器是一種將聲信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)橄鄳?yīng)的電信號(hào)的電聲換能器。駐極體傳聲器是一種用駐極體材料制造的新型傳聲器。由于駐極體傳聲器的輸出阻抗很高不能直接與音頻放大器相接,需要在傳聲器內(nèi)接入一只輸入阻抗極高的結(jié)型場(chǎng)效應(yīng)三極管來(lái)進(jìn)行阻抗變換。一些小型的駐極體傳聲器雖然可以將場(chǎng)效應(yīng)管集成于傳聲器內(nèi)部,但是價(jià)格高昂;而傳統(tǒng)的前置放大器體積又過于龐大。針對(duì)此利用現(xiàn)有的技術(shù)條件,設(shè)計(jì)了一種體積小、成本低廉而性能優(yōu)良的前置放大器。

系統(tǒng)通過采用高速差分運(yùn)算放大器、程控衰減陣列模塊、射頻雙向模擬開關(guān)等芯片相結(jié)合的方式,實(shí)現(xiàn)了低阻50ω帶寬1ghz(-3db),高阻1mω帶寬500m(-3db)并實(shí)現(xiàn)了2mv/div～5v/div衰減量程,系統(tǒng)還實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)量程控制,直流電平自動(dòng)位移調(diào)零控制,最大限度降低了整個(gè)系統(tǒng)的失真和漂移,經(jīng)國(guó)家檢測(cè)中心測(cè)試,主要技術(shù)指標(biāo)達(dá)到國(guó)外同類產(chǎn)品先進(jìn)水平。

提出了一種由dmos場(chǎng)效應(yīng)管構(gòu)成的電荷靈敏前置放大器,可用于硅,si(li),cdznte及csi探測(cè)器。該前置放大器采用不同于傳統(tǒng)的阻容反饋式的電路結(jié)構(gòu),完全使用mos管搭建,該前放的設(shè)計(jì)完成為設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)asic電路準(zhǔn)備了技術(shù)基礎(chǔ)。由multisim仿真結(jié)果看出該電荷靈敏前置放大器輸出信號(hào)上升時(shí)間小于15ns,并且具有很好的穩(wěn)定性。

本文從輸入阻抗匹配單元、無(wú)源衰減網(wǎng)絡(luò)、有源放大電路、單片機(jī)測(cè)頻模塊及顯示裝置4個(gè)模塊設(shè)計(jì)電路,每一部分電路都實(shí)現(xiàn)相應(yīng)的功能,達(dá)到技術(shù)要求。設(shè)計(jì)考慮電路實(shí)效性和具備一定的技術(shù)先進(jìn)性。

雪崩光電二極管(apd)作為探測(cè)元件實(shí)現(xiàn)光電轉(zhuǎn)換廣泛應(yīng)用于激光脈沖探測(cè)技術(shù)中。前置放大器是影響apd激光脈沖探測(cè)系統(tǒng)好壞的關(guān)鍵因素,前置放大器的信噪比決定了整個(gè)探測(cè)系統(tǒng)的信噪比優(yōu)劣。提出了電荷靈敏前置放大器應(yīng)用于apd激光脈沖探測(cè)系統(tǒng)以提高探測(cè)距離和探測(cè)精度的方法。討論了激光脈沖探測(cè)技術(shù)和apd特性,在此基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)了以結(jié)型場(chǎng)效應(yīng)管和集成運(yùn)放為主要器件的低噪聲電荷靈敏前置放大器電路并對(duì)設(shè)計(jì)電路進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)分析。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明:將電荷靈敏前置放大器應(yīng)用于apd激光脈沖探測(cè)系統(tǒng)可以有效提高系統(tǒng)的信噪比,改善激光探測(cè)性能。

介紹了一種新型高速低噪聲器的電荷靈敏前置放大器,該放大器已應(yīng)用于便攜式x射線熒光分析儀中,它具有電路結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、性能可靠、線性度較好、輸出信號(hào)上升時(shí)間快、噪聲低等特點(diǎn),有較好的性能價(jià)格比。

為使心電圖(ecg:electrocardiograph)機(jī)簡(jiǎn)單便攜,采用干電池供電模式,提供不高于3v的電壓,應(yīng)用放大器ad623、tlv2254和阻容器件組成心電圖機(jī)的前置放大器,實(shí)現(xiàn)了心電微弱信號(hào)的高精度放大、極化電壓的快速消除等功能,保證了心電微弱信號(hào)的精確和穩(wěn)定,便于心電圖機(jī)后續(xù)數(shù)據(jù)采集和分析。同時(shí),由于采用單電源供電,使心電圖機(jī)供電模式簡(jiǎn)化,電路更加簡(jiǎn)單,促進(jìn)了心電圖機(jī)進(jìn)一步向便攜式方向發(fā)展。

設(shè)計(jì)了一種滿足全雙工通信模式的功率放大器。重點(diǎn)介紹了降低輸出噪聲的設(shè)計(jì)方法,對(duì)分析指標(biāo)進(jìn)行了計(jì)算;同時(shí)對(duì)功率放大器熱保護(hù)電路進(jìn)行描述;最后給出了測(cè)試結(jié)果,滿足了設(shè)計(jì)指標(biāo)要求。該功率放大器已應(yīng)用于某全雙工通信設(shè)備且工作良好。

基于jazz0.35μmsige工藝,設(shè)計(jì)了一款能夠在1.8ghz和2.4ghz不同頻段帶獨(dú)立工作的低噪聲放大器。放大器使用噪聲性能優(yōu)良的sigehbt,采用cascode結(jié)構(gòu)減少米勒效應(yīng)的影響。輸入電路采用由兩次連續(xù)的頻率變換和電路轉(zhuǎn)換得到的雙頻濾波電路,輸出端用射隨器實(shí)現(xiàn)50ω阻抗匹配。結(jié)果表明,該低噪聲放大器在1.8ghz和2.4ghz兩個(gè)工作頻點(diǎn),s21分別達(dá)到30.3db和28.3db,s22分別為-19db和-20db,噪聲分別為3.42db和3.45db。

如果知道或可以估計(jì)出一款低噪聲放大器的增益或噪聲帶寬,只使用幾只電阻和一只交流電壓表,就可以測(cè)出其它的規(guī)格(參考文獻(xiàn)1)。本例使用了johnson方程,它描述的是一只電阻所生成的噪聲量(參考文獻(xiàn)

為了檢測(cè)光電探測(cè)中微弱的光電信號(hào),分析了放大器噪聲產(chǎn)生原因及放大器取得最小噪聲系數(shù)時(shí)對(duì)應(yīng)的最佳源電阻,采用了反相并聯(lián)放大器法及有源器件的選擇上實(shí)現(xiàn)噪聲匹配,來(lái)降低前置放大器的噪聲,對(duì)電路安裝測(cè)試表明,反相并聯(lián)10級(jí)放大器,信噪比提高3倍,提出了無(wú)源器件及電源對(duì)放大器的干擾問題的解決方法。

目的:根據(jù)噪聲系數(shù)的測(cè)量原理,研究一種測(cè)量磁共振線圈低噪聲前置放大器噪聲系數(shù)的方法。方法:使用av3981噪聲系數(shù)測(cè)量?jī)x的1.0測(cè)試模式,設(shè)置測(cè)量頻率范圍為100~160mhz,間隔為2mhz。應(yīng)用超噪比為14.09db的噪聲源進(jìn)行矯正,接入低噪聲前置放大器進(jìn)行測(cè)量,并使用excel表格軟件作數(shù)據(jù)處理,畫出原數(shù)據(jù)曲線和多項(xiàng)式擬合曲線。結(jié)果:增益的擬合曲線呈現(xiàn)兩邊低中間高特性,在124~130mhz間大于22db,噪聲系數(shù)擬合曲線在124~130mhz之間相對(duì)平緩,均在1.77db以下。結(jié)論:該測(cè)量方法能滿足對(duì)低噪聲前置放大器的測(cè)量需要,為以后進(jìn)一步研制噪聲系數(shù)更低的低噪聲前置放大器提供有效的測(cè)量手段。

為了提取微弱紅外光電信號(hào),通過理論計(jì)算和試驗(yàn)驗(yàn)證的方法,得到了偏置電路的最佳匹配,并利用噪聲的隨機(jī)特性,采用多路并聯(lián)相加的電路形式,在采用最佳偏置匹配的基礎(chǔ)上,進(jìn)一步將信噪比提高,從而設(shè)計(jì)出能滿足微弱紅外光電信號(hào)提取的光導(dǎo)型紅外傳感器低噪聲前置放大器。

本文介紹了低噪聲放大器（lna）設(shè)計(jì)原則、方法，重點(diǎn)分析了lna的穩(wěn)定性、非線性。

使用晶體管多管組合構(gòu)成甚低頻低噪聲放大器可以獲得較低的噪聲系數(shù),在深水無(wú)線電接收中有重要應(yīng)用。這種放大器噪聲電壓約為3nv/sqrt(hz),其指標(biāo)已經(jīng)遠(yuǎn)小于常用的頻譜分析儀靈敏度指標(biāo),難以實(shí)現(xiàn)直接測(cè)量。正是由于其特殊性,甚低頻低噪聲放大器噪聲系數(shù)的測(cè)量方案必須重新設(shè)計(jì)。論文詳細(xì)討論了影響低噪聲放大器噪聲系數(shù)測(cè)量的各種因素,包括阻抗匹配、射頻信號(hào)發(fā)生器的背景干擾等因素,提出了完整的測(cè)量方案及實(shí)施步驟。