低噪声前置放大器电路的设计方法

LMH低噪声前置放大器与线路驱动器电路设计
LMH6672低噪声前置放大器与线路驱动器电路设计
由于LMH6672芯片只需一个电源供电便可输出极高的驱动电流,而且失真率低,因此可以用作上行DSL线路驱动器驱动器。

LMH6672芯片用作差分输出驱动器时,可以驱动50Ω负载,达到16.8Vpp的摆幅,失真率只有-93dBc,可支持最高的上行功率,确保ADSL线路支持最高的传输率。

图3是典型的线路驱动器电路图,图中的线路驱动器通过匝数比为1:2的变压器,可驱动100Ω的双绞线电缆。

这个非反相驱动放大器的电压增益由公式(1)或(2)确定。

1 + 2×RF+/RG (1)
1 + 2×RF-/RG (2)
图中采用电容CG,将直流增益设定为1V/V。

LMH6622用作下行低噪声噪声前置放大器
由于LMH6622的噪声及失真率较低,因此可用作下行链路的低噪声前置放大器。

低噪声及低失真率这两个优点可确保接收通路具有很高的动态范围,以满足ADSL标准有关线性度及噪声的严格规定。

图4的LMH6622芯片可以实现反相加法放大器的功能,以便提供接收前置放大器通道增益,并消除驱动器的回波信号。

为了消除接收通道上的驱动器回波信号的干扰,R1+必须设定为2×R2+,而R1-也必须设定为2×R2-。

实际应用中,由于信号匹配并不理想,因此混合抑制约为12dB。

在仿真时可以改变电阻值,以便测试出接收电路的真正性能。

分立元件低噪声、低失真前置放大器工作原理分析为音响设备研制的OP放大器有以低器声见长的NE5532A、LM833A等，但这些IC受到输入阻抗、高频特性、电源电压的制约。

而采用分立元件的晶体管电路则具有按使用要求进行设计的自由度。

由于输入级采用了低噪声的并联J-FET电路，所以用在信号源输出电阻高的电路中也能获得低噪声特性。

对于双极输入型的低噪声OP放大器来说，当信号电阻降低时，噪声系数也变小。

电路工作原理输入级是由TT7构成恒流偏置的FET送去放大电路，每组各3个FET并联，以求实现低噪声。

在J-FET电路中，噪声特性不会因偏流而发生很大变化，所以可以确定减少失真值。

漏极电阻RD（即R2、R3）与该级的电压增益（AV≈GM.RD）有关，当需要较大的开路增益时，可加大漏级电阻或增加有源负载电路。

在由TTB.D组成的差动放大电路中，二极管D1用于V的温度补偿。

因为整个电路的电压增益基本上由这个级电路决定，所以增加了把差动输出转换成单极的电流密勒电路。

输出级是推挽式射极输出器，靠二极管D2和D3产生基极偏压。

所以即便在低负载阻抗的条件下也具备驱动能力，并能减少波形失真。

元件的选择在多极放大电路中，初级的噪声特性决定了整个电路S/N的大小，因此要选用低噪声的元件。

TT1~TT0选用互导GM大的低噪声FET（2SK68A）。

FET外围电阻可选用金属电阻，而不要选用炭膜电阻或实心电阻。

C1对电路的低频特性决定作用，频率越低，要求容量越大。

如果可能，应选用钽电容。

在电压增益要求不高的情况下，R6可直接接地。

由于输出级是推挽电路，在负载电阻不大的条件下也可驱动，所以TT12、TT13应选择集电极额定功耗大的三极管。

发射极电阻R10及R11取负载电阻的1/10左右。

调整由于输入级的偏流决定下一级的直流工作点，所以必须调整FET恒流电路中的源极电阻R4，该电阻应取1千欧左右，如果嫌调整麻烦，也可以将其换成2千欧的半固定电阻。

第48卷第7期2018年7月激光与红外LASER&INFRAREDVol.48，No.7July,2018文章编号:1001-5078 (2018)07-0913-06 •电子电路-红外探测器的低噪声前置放大电路设计江婷12,李胜1高闽光1童晶晶1李妍1(1.中国科学院安徽光学精密机械研究所环境光学与技术重点实验室，安徽合肥230031;2.中国科学技术大学，安徽合肥230026)摘要:在红外探测器的工程应用中，前置放大电路是影响整个探测系统性能的重要组成部分。

本文从制冷型碲镉汞光导红外探测器的工作特性出发，设计了一种恒流偏置的低噪声前置放大电路。

对电路的工作原理以及噪声性能进行分析，并进行了电路仿真验证以及低噪声的性能测试。

实验结果表明，基于窄带滤波法设计的前置放大电路信噪比达到80 dB,具有60 ~120 d B的可调增益，可以有效抑制噪声并检测到10 _8A量级的微变交流信号，在信号检测方面达到了良好的检测效果。

关键词：光电导探测器;微弱信号;偏置电路;前置放大电路中图分类号:TN216 文献标识码：A DOI：10.3969/j.issn.1001-5578.2218.07.021Design of low noise preamplifier circuit for infrared detectorJIANGTing1’2，LI Sheng1’GAOMin-guang1，TONG Jing-jing1，LI YAN1(1. Key Lab of Environment Optics & Technology,Anhui Institute of Optics and Fine Mechanics,C A S，Hefei 230031，China；2. University of Science and Technology of China,Hefei 230026’China)Abstract：The preamplifier circuit can afect the performance of the detection system in the engineering a infrared detector. Based on t he working principle of the HgCdTe photoconductive infrared detector，low-noise pream­plif i e r circuit was designed. The working principle and noise performance of the circuit were analyzed,and the circuitsimulation and low-noise t e s t were conducted. The experimental results show that the adjustable gai and the signal noise r a tio of the preamplifier i s80 dB based on the narrow band f iltering met suppress the noise a nd the 10 8 A A C signal can be detected. The performance reaches the desired l e v e l.K e y words:photoconductive detector;weak signal;bias circuit;preamplifier circuit1引言随着红外光谱技术的飞速发展，红外光谱仪在大 气环境监测、军事以及医学等领域得到更加广泛的应 用。

低噪声放大电路设计
低噪声放大电路的设计一般遵循以下几个步骤：
1. 选择低噪声元件：在设计放大电路时，选择具有低噪声特性的元件是非常重要的。

例如，选择低噪声放大器、低噪声电阻、低噪声电容等。

2. 优化电路布局：电路布局的优化对于减小噪声干扰起着重要的作用。

应该避免布局中出现长导线、共用引线、共用地等可能引入噪声的设计。

3. 使用恰当的滤波器：在输入端或输出端添加适当的滤波器可以有效地滤除噪声干扰。

常见的滤波器包括低通滤波器、带通滤波器、高通滤波器等。

4. 降低信号放大：在设计放大电路时，尽可能降低信号的放大倍数。

由于噪声是与放大倍数成正比的，减小放大倍数可以有效地降低噪声干扰。

5. 两级放大：在设计放大电路时，可以采用两级放大的方式。

第一级放大器用于放大弱信号，第二级放大器用于放大第一级放大器的输出信号。

这种方式可以降低噪声对信号的干扰。

6. 使用差分放大器：差分放大器是一种能够抑制共模噪声的放大电路。

通过使用差分放大器，可以有效地减小噪声对信号的干扰。

7. 采用负反馈：负反馈是一种常用的方法，可以有效地降低放大电路的噪声。

通过在电路中引入负反馈，可以抑制噪声的增益，并提高电路的噪声性能。

通过以上步骤，可以设计出一个低噪声放大电路，并提高电路的噪声性能。

然而，实际的设计过程中还需要根据具体的应用需求和性能指标进行调整和优化。

毕业论文（设计）题目名称：低噪声前置放大器的设计题目类型：毕业设计目录毕业设计(论文)任务书 (Ⅰ)毕业设计（论文）开题报告 (Ⅲ)毕业论文(设计)指导教师评审意见 (Ⅷ)毕业论文(设计)评阅教师评语 (Ⅸ)毕业论文（设计）答辩记录及成绩评定 (Ⅹ)中文摘要 (Ⅺ)英文摘要 (Ⅻ)1前言 (1)1.1 课题意义 (1)1.2 低噪声前置放大器的发展现状及趋势 (2)2 低噪声前置放大器的设计 (3)2.1差分电路，场效应管和三极管简介 (6)2.2第一级放大电路的设计 (7)2.3第二级放大电路设计 (10)3 仿真结果及分析 (15)3.1第一级放大电路仿真结果及分析 (15)3.2第二级放大电路仿真结果及分析 (16)4结束语 (16)参考文献 (17)致谢 (19)长江大学毕业论文(设计)任务书学院（系）物理学院专业应用物理学班级10602 学生姓名徐伟指导教师/职称李林/副教授1.毕业论文(设计)题目：低噪声前置放大器的设计2.毕业论文(设计)起止时间：2010 年1月5日～2010 年6月15 日3．毕业论文(设计)所需资料及原始数据（指导教师选定部分）[1]Henry W.Ott著.电子系统中噪声的抑制与衰减技术[M].第2版.王培清，李迪译.北京:电子工业出版社.[2]张达.增益从1 到1000 倍可变的高精度低噪声放大器[J].电子报,2004-06 (A08).[3]郭玉,鲁永康,陈波.分立元件设计的低噪声前置放大器实用电路[J].电子器件,2005-12,28(4).[4]樊锡德.具有强抗干扰和低噪声的前置放大器[J].仪器仪表.1997,(5):8-10.[5]江月松.光电技术与实验[M].北京:北京理工大学出版社,2000:289-290.[6]Robert F.Pierret.半导体器件基础[M].北京:电子工业出版社,2004,第一版.[7]W.O.Henry.电子系统噪声抑制技术[M].北京:人民铁道出版社,1997.[8]李永平,董欣主编,蒋宏宇编著.PSpice 电路设计实用教程[M].北京:国防工业出版社,2004,第一版:3-5.[9]康光华.电子技术基础模拟部分[M].北京:高等教育出版社,2006,第五版.[10]Behzad Razavi.模拟CMOS 集成电路设计[M].西安:西安交通大学出版社,2003.[11]A.D.埃文斯.场效应晶体管电路设计[M].北京:人民邮电出版社,1988,第一版.[12]汪建民.PSpice 电路设计与应用[M].北京:国防工业出版社,2007,第一版.4．毕业论文(设计)应完成的主要内容查阅文献15篇以上，了解低噪声放大电路的发展动态。

低噪声放大器的两种设计方法与低噪声放大器设计实例低噪声放大器的两种设计方法低噪声放大器（LNA）是射频收发机的一个重要组成部分，它能有效提高接收机的接收灵敏度，进而提高收发机的传输距离。

因此低噪声放大器的设计是否良好，关系到整个通信系统的通信质量。

本文以晶体管ATF-54143为例，说明两种不同低噪声放大器的设计方法，其频率范围为2～2．2 GHz；晶体管工作电压为3 V；工作电流为40 mA；输入输出阻抗为50 Ω。

1、定性分析1.1、晶体管的建模通过网络可以查阅晶体管生产厂商的相关资料，可以下载厂商提供的该款晶体管模型，也可以根据实际需要下载该管的S2P文件。

本例采用直接将该管的S2P文件导入到软件中，利用S参数为模型设计电路。

如果是第一次导入，则可以利用模块S-Params进行S参数仿真，观察得到的S参数与S2P文件提供的数据是否相同，同时，测量晶体管的输入阻抗与对应的最小噪声系数，以及判断晶体管的稳定性等，为下一步骤做好准备。

1.2、晶体管的稳定性对电路完成S参数仿真后，可以得到输入／输出端的mu在频率2～2．2 GHz之间均小于1，根据射频相关理论，晶体管是不稳定的。

通过在输出端并联一个10 Ω和5 pF的电容，m2和m3的值均大于1，如图1，图2所示。

晶体管实现了在带宽内条件稳定，并且测得在2．1 GHz时的输入阻抗为16．827-j16．041。

同时发现，由于在输出端加入了电阻，使得Fmin由0．48增大到0．573，Γopt为0．329∠125．99°，Zopt=（30．007+j17．754）Ω。

其中，Γopt是最佳信源反射系数。

1.3、制定方案如图3所示，将可用增益圆族与噪声系数圆族画在同一个Γs平面上。

通过分析可知，如果可用增益圆通过最佳噪声系数所在点的位置，并根据该点来进行输入端电路匹配的话，此时对于LNA而言，噪声系数是最小的，但是其增益并没有达到最佳放大。

因此它是通过牺牲可用增益来换取的。

一种低噪声放大电路的制作方法低噪声放大电路是一种关键的电子电路设计，主要应用于各种要求高信噪比和低噪声的电子器件中，例如射频电路、放大器、无线通信系统等。

本文将介绍一种常见的低噪声放大电路制作方法。

1. 电路设计和选型低噪声放大电路的设计首先要确定所需的放大倍数和频率范围。

在确定了这些参数后，选择合适的元器件是关键。

一般选择低噪声、高增益、高线性度的放大器芯片，以及低噪声的电容、电阻等元器件。

2. PCB设计在低噪声放大电路的制作过程中，良好的PCB设计是至关重要的。

为了减少电路中的杂散噪声，需要采取一些技术措施，如减小元器件之间的干扰、规划好信号和电源地等。

针对高频信号，还需要采用合适的阻抗匹配电路，以提高信号传输效率。

3. 供电与滤波低噪声放大电路对供电质量要求很高，因为供电产生的噪声会对整个电路的噪声性能产生影响。

因此，需要选择稳定的电源，使用滤波器来降低电源噪声。

常见的滤波器包括低通滤波器、陷波滤波器等。

4. 接地设计良好的接地设计可以有效地降低电路的噪声。

一般来说，可以采取单点接地、分离接地等方法，减少不同部分之间的地回路噪声。

5. 封装和布局合适的封装和布局设计可以减少电路的干扰和噪声。

在布局过程中，需要注意信号和电源线的走线方式，尽量减少它们之间的共享、交叉和平行。

合理选择封装方式，以减少来自环境的干扰。

6. 测试和优化制作好低噪声放大电路后，进行测试是必不可少的。

通过使用噪声测试仪器，可以测量电路的噪声性能，并对其进行优化。

例如，检查电路中可调元器件的合适位置，并调整它们的参数，以获得更好的噪声性能。

总之，制作低噪声放大电路需要综合考虑电路设计、选型、PCB设计、供电与滤波、接地设计、封装和布局以及测试和优化等多方面因素。

通过合理的设计和优化，可以有效降低电路的噪声，提高信号的质量。

低噪声水声信号前置放大器设计
程华;陈科君;王旭光
【期刊名称】《湖北大学学报（自然科学版）》
【年(卷),期】2024(46)2
【摘要】水下信息的发送与接收主要通过声信号的传播,水听器作为常用的水声信号接收装置,需要前置放大器来提高所获取信号的质量。

文中选用AD8421仪表放大器芯片与OP2177精密运算放大器芯片设计了一种低噪声水声信号前置放大器,该电路增益为26 dB,工作带宽为100 Hz~20 kHz,输出信号为差分形式,同时具有小体积、低功耗的特点。

通过连接某型压电水听器,测试了电路工作性能以及对水听器信号的调理效果。

实测结果表明,该前置放大器能满足设计技术指标要求,在实际工作中取得了良好的效果。

【总页数】7页(P282-288)
【作者】程华;陈科君;王旭光
【作者单位】海鹰企业集团有限责任公司;湖北大学人工智能学院
【正文语种】中文
【中图分类】TN713
【相关文献】
1.基于光电倍增管的低噪声前置放大器的设计及其信号处理
2.应用于眼压信号检测的低噪声前置放大器设计
3.低噪声水声信号调理电路设计
4.一种低噪声水声信号调理电路设计
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低噪声前置放大器电路的设计方法来源：52RD手机研发作者：国家半导体公司程伟健前置放大器在音频系统中的作用至关重要。

本文首先讲解了在为家庭音响系统或PDA设计前置放大器时，工程师应如何恰当选取元件。

随后，详尽分析了噪声的来源，为设计低噪声前置放大器提供了指导方针。

最后，以PDA麦克风的前置放大器为例，列举了设计步骤及相关注意事项。

前置放大器是指置于信源与放大器级之间的电路或电子设备，例如置于光盘播放机与高级音响系统功率放大器之间的音频前置放大器。

前置放大器是专为接收来自信源的微弱电压信号而设计的，已接收的信号先以较小的增益放大，有时甚至在传送到功率放大器级之前便先行加以调节或修正，如音频前置放大器可先将信号加以均衡及进行音调控制。

无论为家庭音响系统还是PDA设计前置放大器，都要面对一个十分头疼的问题，即究竟应该采用哪些元件才恰当？元件选择原则由于运算放大器集成电路体积小巧、性能卓越，因此目前许多前置放大器都采用这类运算放大器芯片。

我们为音响系统设计前置放大器电路时，必须清楚知道如何为运算放大器选定适当的技术规格。

在设计过程中，系统设计工程师经常会面临以下问题。

是否有必要采用高精度的运算放大器？输入信号电平振幅可能会超过运算放大器的错误容限，这并非运算放大器所能接受。

若输入信号或共模电压太微弱，设计师应该采用补偿电压(Vos)极低而共模抑制比(CMRR)极高的高精度运算放大器。

是否采用高精度运算放大器取决于系统设计需要达到多少倍的放大增益，增益越大，便越需要采用较高准确度的运算放大器。

运算放大器需要什么样的供电电压？这个问题要看输入信号的动态电压范围、系统整体供电电压大小以及输出要求才可决定，但不同电源的不同电源抑制比(PSRR)会影响运算放大器的准确性，其中以采用电池供电的系统所受影响最大。

此外，功耗大小也与内部电路的静态电流及供电电压有直接的关系。

输出电压是否需要满摆幅？低供电电压设计通常都需要满摆幅的输出，以便充分利用整个动态电压范围，以扩大输出信号摆幅。

2.5.8 实训思考与练习题4：制作TS472麦克风前置放大器
试制作图2.5.14所示采用TS472的低噪声麦克风前置放大器电路。

图2.5.14 采用TS472的低噪声麦克风前置放大器电路
制作提示：
1. TS472的主要技术特性
TS472是一个先进的麦克风前置放大器芯片，噪声为10 nV/√Hz，失真度为0.1%，-3 dB 带宽为40 kHz，启动时间为 5 ms，采用单电源供电，工作电源电压为2.2~5.5 V ，电流为1.8 mA，提供2.0 V 低噪声的麦克风偏置电压输出，采用flip-chip - 12和QFN24 4×4 mm 封装，QFN24 4×4 mm封装外形与引脚端封装形式如图2.5.15所示。

（a）QFN24 4×4 mm封装外形
（b）引脚端封装形式
图2.5.15 TS472 QFN24封装外形与引脚端封装形式
２.电路元器件参数表
电路元器件参数表如表2.5.2所示。

3. 参考的PCB图
一个参考的PCB设计图如图2.5.16所示。

注意：元器件布局图中所有元器件均未采用下标形式。

（ａ）PCB顶层图（b）PCB底层图
图2.5.16 参考的PCB设计图。

低噪声前置放大器设计前置放大器是音频电路中非常重要的一环，它的作用是把微弱的信号放大到足够的水平，以便进一步处理。

但是，前置放大器的设计常常面临着两个矛盾的要求：一方面要有足够大的增益，另一方面却受到噪声的影响。

所以，低噪声前置放大器的设计就显得尤为重要。

一、前置放大器的作用在音频系统中，前置放大器一般用于放大信号源的信号。

常见的信号源包括唱头、话筒、电吉他、电视机、录音机等。

这些信号来源的信号一般都较弱，需要通过前置放大器进行放大，以便后续的处理电路对信号进行处理。

二、前置放大器的设计要求前置放大器的设计要求在于：高放大倍数、高输出阻抗、低噪声系数、线性度高等。

其中，低噪声是比较关键的一个因素。

低噪声是指前置放大器在工作时，所产生的噪声尽量小。

因为信号在传输的过程中，总会被外部环境的噪声所干扰。

这些干扰对信号有一定的影响，而前置放大器的噪声就会使这种影响更加显著。

三、低噪声前置放大器的设计方法设计低噪声前置放大器的方法有很多，这里介绍一种通用的方法：1、选择低噪声电源前置放大器的电路设计中应该考虑到电源的质量，因为电源的噪声直接会影响到整个电路的噪声。

选择低噪声电源可以降低电源本身的噪声，从而降低整个电路的噪声。

2、选择低噪声元器件在电路设计中，选择低噪声的电阻、电容等元器件是非常重要的。

这些元器件的噪声系数较低，可以减少电路中的噪声。

3、升频器件的选择升频器件是前置放大器中最重要的部分。

选择低噪声、高增益的升频器件可以提高整个前置放大器的性能。

一般情况下，可用场效应管或双极性晶体管作为升频器件。

4、建立好的接地系统在前置放大器的电路中，接地系统是非常重要的，因为不好的接地系统也会增加电路的噪声。

为了保证前置放大器的噪声系数低，应该建立好的接地系统。

四、结语低噪声前置放大器的设计涉及到很多方面的知识点，需要进行深入研究。

上文简单介绍了低噪声前置放大器的设计方法，但是在实际应用中，情况千差万别，需要根据实际情况进行调整。