一款JFET低噪聲前置放大器的設(shè)計

熱釋電探測器的輸出信號十分微弱,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響應(yīng)率的影響很大。本文從熱釋電探測器對前置放大器的要求入手,從噪聲匹配的方法、無源器件的選取以及放大器的屏蔽與接地三個角度提出如何降低前置放大器的噪聲以提高響應(yīng)率。

目前國際上在前級放大器的發(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,這就是人們常說的hi-fi(hi-fidelity,高保真)效果。國內(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)計的是一個功放的前級,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,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)計了實用電路,給出測試方法及測試數(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量。

從pin光電探測器的特性出發(fā),對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軟件的計算印證了分析的正確性。根據(jù)本文分析設(shè)計的激光引信前置放大器可以工作在200mhz以上的帶寬。

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

電壓靈敏前置放大器

一、光電二極管前置放大器設(shè)計

傳聲器是一種將聲信號轉(zhuǎn)變?yōu)橄鄳?yīng)的電信號的電聲換能器。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)型場效應(yīng)三極管來進(jìn)行阻抗變換。一些小型的駐極體傳聲器雖然可以將場效應(yīng)管集成于傳聲器內(nèi)部,但是價格高昂;而傳統(tǒng)的前置放大器體積又過于龐大。針對此利用現(xiàn)有的技術(shù)條件,設(shè)計了一種體積小、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,實現(xiàn)了低阻50ω帶寬1ghz(-3db),高阻1mω帶寬500m(-3db)并實現(xiàn)了2mv/div～5v/div衰減量程,系統(tǒng)還實現(xiàn)了自動量程控制,直流電平自動位移調(diào)零控制,最大限度降低了整個系統(tǒng)的失真和漂移,經(jīng)國家檢測中心測試,主要技術(shù)指標(biāo)達(dá)到國外同類產(chǎn)品先進(jìn)水平。

提出了一種由dmos場效應(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)計完成為設(shè)計實現(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上升時間小于15ns,并且具有很好的穩(wěn)定性。

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

雪崩光電二極管(apd)作為探測元件實現(xiàn)光電轉(zhuǎn)換廣泛應(yīng)用于激光脈沖探測技術(shù)中。前置放大器是影響apd激光脈沖探測系統(tǒng)好壞的關(guān)鍵因素,前置放大器的信噪比決定了整個探測系統(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激光脈沖探測系統(tǒng)以提高探測距離和探測精度的方法。討論了激光脈沖探測技術(shù)和apd特性,在此基礎(chǔ)上設(shè)計了以結(jié)型場效應(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設(shè)計電路進(jìn)行了實驗分析。實驗結(jié)果表明:將電荷靈敏前置放大器應(yīng)用于apd激光脈沖探測系統(tǒng)可以有效提高系統(tǒng)的信噪比,改善激光探測性能。

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)簡單、性能可靠、線性度較好、輸出信號上升時間快、噪聲低等特點(diǎn),有較好的性能價格比。

為使心電圖(ecg:electrocardiograph)機(jī)簡單便攜,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,實現(xiàn)了心電微弱信號的高精度放大、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,由于采用單電源供電,使心電圖機(jī)供電模式簡化,電路更加簡單,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)計方法,對分析指標(biāo)進(jìn)行了計算;同時對功率放大器熱保護(hù)電路進(jìn)行描述;最后給出了測試結(jié)果,滿足了設(shè)計指標(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)

為了檢測光電探測中微弱的光電信號,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)時對應(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現(xiàn)噪聲匹配,來降低前置放大器的噪聲,對電路安裝測試表明,反相并聯(lián)10級放大器,信噪比提高3倍,提出了無源器件及電源對放大器的干擾問題的解決方法。

目的:根據(jù)噪聲系數(shù)的測量原理,研究一種測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)測量儀的1.0測試模式,設(shè)置測量頻率范圍為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之間相對平緩,均在1.77db以下。結(jié)論:該測量方法能滿足對低噪聲前置放大器的測量需要,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量手段。

為了提取微弱紅外光電信號,通過理論計算和試驗驗證的方法,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)計出能滿足微弱紅外光電信號提取的光導(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),難以實現(xiàn)直接測量。正是由于其特殊性,甚低頻低噪聲放大器噪聲系數(shù)的測量方案必須重新設(shè)計。論文詳細(xì)討論了影響低噪聲放大器噪聲系數(shù)測量的各種因素,包括阻抗匹配、射頻信號發(fā)生器的背景干擾等因素,提出了完整的測量方案及實施步驟。