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PIN光电探测器低噪声前置放大电路设计杨小优;唐政维;周平;席静;向导【期刊名称】《电子质量》【年(卷),期】2012(000)003【摘要】该文设计了一款PIN光电探测器的低噪声前置放大电路,选用低噪声器件,设计带通滤波电路,实现阻抗匹配,消除噪声。
该电路由＋15V和±5V三电源驱动,照射激光波长λ=850nm,光脉冲频率f=10kHz,光脉冲宽度τ=20ns。
通过软件仿真及实物测试,达到响应度Re（V/W）≥2×10^5,上升时间Tr（ns）≤13,暗噪声电压峰峰值VN（mV）≤10,闭环增益A（dB）≥60等指标,表明该文方法可以为低噪声前置放大电路设计提供指导。
%This paper design a low-noise photodetector preamplifier,select low-noise devices,design bandpass filter,achieve impedance match and eliminate the noise.The circuit is driven by the positive 15V、positive and negative 5V power supply,the wavelength of irradiation laser is 850nm,the pulse frequency is 10kHz,the pulse width is 20ns.By software simulation and physical testing,We get responsivity ≥2×10^5V/W,rise time≤13ns,noise voltage pk-pk≤10mV under dark background,closed-loop gain≥60dB,which indicate the method used in this paper could provide direction for the low-noise preamplifier circuit design.【总页数】4页(P43-45,55)【作者】杨小优;唐政维;周平;席静;向导【作者单位】重庆邮电大学光电工程学院,重庆400065;重庆邮电大学光电工程学院,重庆400065;重庆邮电大学光电工程学院,重庆400065;重庆邮电大学光电工程学院,重庆400065;重庆邮电大学光电工程学院,重庆400065【正文语种】中文【中图分类】TN215;TN721【相关文献】1.用于高分辨率 Si -PIN 探测器的低噪声电荷灵敏前置放大器的设计 [J], 刘洋;田华阳;何高魁;黄小健;郝晓勇;继世梁2.低噪声前置放大电路设计 [J], 胡志峰;肖剑波3.一种低噪声前置放大器的电路设计 [J], 王彬;李健;肖姿逸4.光电探测器前置放大电路设计与研究 [J], 胡涛;司汉英5.红外探测器的低噪声前置放大电路设计 [J], 江婷;李胜;高闽光;童晶晶;李妍因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
光电检测电路中降低噪声的设计摘要：在光电检测电路中往往要检测一些微弱光信号，但这些信号总是受到一些噪声的影响。
本文主要陈述了光电检测电路的基本原理以及噪声的来源，并设计了一种可以减小噪声的光电检测电路，本设计具有电路结构简单、输出信噪比大、通频带宽、检测精度高等特点。
关键字：光电检测电路微弱光信号噪声1. 引言光电检测技术是光学与电子学相结合而产生的一门新兴检测技术[1]。
它主要利用电子技术对光学信号进行检测，并进一步传递、储存、控制、计算和显示[2]。
目前光电检测电路已被应用到许多领域。
在光电系统中，光电检测电路是将光学信息或者可变为光学信息的其他信息转换为电信息，进而组成光、机、电、计算机的综合系统，实现光电信息检测的自动化[3]。
但是在光电检测电路中，光信号和电信号也要受到很多噪声的干扰。
由于接收的光信号和转换后的电信号通常都比较微弱，很容易淹没在各种噪声中，所以在设计光电检测电路时，要尽量减小噪声，提高系统的信噪比和检测精度。
而在系统中，光电检测电路是在最前面的一个环节，如果光电检测电路的噪声比较大，后面的放大和检测系统的输出误差就非常大[4]，因此设计出噪声很低的光电检测电路非常重要。
2. 光电检测电路的噪声来源光电检测电路有许多噪声来源，这些噪声来源可分为系统的外部噪声和内部噪声两种。
外部噪声是光电系统受到的外界干扰，包括光辐射源的随机波动和附加的光调制、光路传输介质的湍流和背景起伏、杂散光的入射以及检测系统所受到的电磁干扰等。
这些噪声可以通过稳定辐射光源、遮断杂光、选择偏振面或滤色光片以及电气屏蔽、电干扰滤波等措施加以改善或消除。
内部噪声是光电系统本身产生的噪声，包括光电检测器件和检测电路等的器件固有噪声。
这种噪声是电路的基本物理过程所决定的，只要电路工作，这种噪声就会存在，是不可能人为消除的，但可以通过选择适当的电路元件以及合理的设计电路结构来减小内部噪声。
内部噪声是随机起伏的，覆盖在很宽的频谱范围内，和有用信号同时存在，相互混淆[5]。
低噪声放大器设计与性能分析研究随着通信、广播、雷达、遥控及科学研究等领域的不断发展与进步，对高质量低噪声放大器需求不断增长。
低噪声放大器是关键性能优化的组成部分，其噪声系数是衡量其性能和质量的重要指标之一。
本文将研究低噪声放大器的设计和性能分析。
I. 低噪声放大器低噪声放大器是一种专用放大器，在输入信号电阻、噪声系数、增益、线性范围，输出功率等方面具有很好的性能。
低噪声放大器是高灵敏度接收设备中的关键因素，它必须在输入端保持很低的热噪声水平。
II. 低噪声放大器设计为了设计出高质量的低噪声放大器，必须符合以下几个关键要素：（1）选择合适的管子在选择管子时，必须控制其噪声系数。
晶体管是最常用的放大元件，可以实现高增益、低噪声系数和高输出功率。
（2）合适的偏置点合适的偏置点是具有低噪声系数的设计中的关键部分。
管子需要在较低的偏置电流下运行，以减小电流引起的噪声。
不过，这会导致输入电阻降低，因此需要选择高阻的电路来降低输入电阻。
（3）合理的稳定在选择稳定电路时，必须选择合适的电容和电感来稳定电路的增益和相移。
III. 低噪声放大器的性能分析噪声系数是衡量低噪声放大器性能的重要指标之一。
噪声系数是信号输入时与噪声电压的比率。
在低噪声放大器设计中，噪声主要由热噪声和雪崩噪声组成。
（1）热噪声管子本身的热噪声由其内部晶体结构和材料组成决定，随着管子的温度升高，热噪声电压会变大。
在没有信号时，噪声主要来自管子本身的热噪声。
（2）雪崩噪声雪崩效应是指电子在高电场下被加速，撞击到晶格导致电子-空穴对而形成的噪声。
这种噪声可通过选择合适的偏置点来降低。
IV. 结论本文研究了低噪声放大器的设计和性能分析，并总结出以下几个结论：（1）合适的管子，合适的偏置，合理的稳定都是设计低噪声放大器的关键因素。
（2）热噪声和雪崩噪声是噪声系数的主要来源，可以通过选择合适偏置电流和控制温度来减少噪声。
（3）低噪声放大器在通信、雷达、遥控和科学研究等领域中有着广泛的应用前景。
高效低噪音光电探测器的设计与优化摘要：光电探测器是现代光电信号接收与转换的关键设备，在许多应用领域中起着重要作用。
高效低噪音的光电探测器的设计与优化对于提高光电探测器的性能有着重要的影响。
本文将重点介绍高效低噪音光电探测器的设计原理、优化策略以及挑战，并探讨一些新的发展趋势。
1. 引言光电探测器广泛应用于通信、能源、医疗、军事等领域，在高速通信、太阳能电池、医学影像等领域起着重要作用。
然而，随着应用需求的增加，对光电探测器的性能要求也越来越高。
高效低噪音的光电探测器设计与优化成为实现高性能光电探测器的关键。
2. 高效低噪音光电探测器的设计原理高效低噪音的光电探测器的设计原理主要涉及光电转换效率的提高和噪音的抑制。
光电转换效率与材料选择、光电二极管结构设计密切相关。
对于材料的选择，优选的光电材料应具有较高的光吸收能力、较高的载流子迁移率和较高的崩溃电场强度。
对于光电二极管结构的设计，优选的设计应考虑光电二极管的电场分布、光电子的扩散效应等因素。
噪音抑制是另一个重要的设计原理。
光电探测器的噪音来自于热噪音和光噪音。
热噪音主要来自于电路元件的热涨落，而光噪音主要来自于入射光子的波动性。
噪音抑制的策略可以包括增加探测器的工作温度、降低杂散电容、增加信号放大器的增益等。
3. 高效低噪音光电探测器的优化策略为了实现高效低噪音的光电探测器，可以采取多种优化策略。
首先，材料的优化是提高光电探测器性能的基础。
研究人员可以通过改变光电材料的组分、结构和掺杂等方式来优化材料的吸收性能和载流子迁移率。
其次，器件结构的优化也是关键。
优化器件的电场分布和光子扩散效应，可以提高光电转换效率和降低噪音。
此外，改进探测器的封装和散热设计也是一种有效的优化策略。
良好的封装设计可以提高探测器的工作稳定性和可靠性，并降低与外界环境的相互干扰。
散热设计则可以提高探测器的工作效率和降低噪音。
另外，光电探测器的信号处理算法和电路设计也需要优化。
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。
《噪声温度计中低噪声低失真前置放大器研制》篇一一、引言随着现代电子技术的飞速发展，噪声温度计在科研、工业和军事等领域的应用越来越广泛。
其中，低噪声、低失真的前置放大器是影响噪声温度计性能的关键因素之一。
因此，研制一款具有低噪声、低失真特性的前置放大器，对于提高噪声温度计的测量精度和稳定性具有重要意义。
本文将详细介绍低噪声低失真前置放大器的研制过程、原理及性能分析。
二、前置放大器研制原理1. 电路设计前置放大器的电路设计是整个研制过程的核心。
在电路设计中，应采用低噪声、低失真的电路元件和结构，以降低信号传输过程中的噪声和失真。
同时，为了满足不同应用场景的需求，可采取不同的电路拓扑结构，如差分放大、共源极放大等。
2. 芯片选择芯片的选择对于前置放大器的性能至关重要。
应选择具有低噪声、低失真特性的芯片，并确保其具有较高的稳定性和可靠性。
此外，还需考虑芯片的功耗、封装等因素，以满足实际应用的需求。
三、前置放大器研制过程1. 理论分析在研制过程中，首先进行理论分析，包括电路原理、噪声模型、失真分析等。
通过理论分析，确定电路设计的可行性和优化方向。
2. 仿真验证利用仿真软件对电路设计进行验证，包括电路稳定性、噪声性能、失真性能等方面的仿真。
通过仿真结果，进一步优化电路设计。
3. 制作与测试根据仿真结果，制作出实际的前置放大器电路板。
然后，对制作出的电路板进行测试，包括噪声测试、失真测试、稳定性测试等。
根据测试结果，对电路进行进一步优化。
四、性能分析1. 噪声性能低噪声是前置放大器的重要性能指标之一。
通过实际测试，发现所研制的前置放大器具有较低的噪声性能，能够满足噪声温度计的应用需求。
2. 失真性能失真是评价前置放大器性能的另一个重要指标。
所研制的前置放大器具有较低的失真性能，能够保证信号传输的准确性。
3. 稳定性与可靠性所研制的前置放大器具有较高的稳定性和可靠性，能够在不同的应用场景下保持良好的性能。
同时，其功耗和封装等设计也满足了实际应用的需求。
《噪声温度计中低噪声低失真前置放大器研制》篇一一、引言随着现代电子技术的飞速发展，噪声温度计在科研、工业及日常生活等领域的应用越来越广泛。
而作为噪声温度计的核心组成部分，前置放大器在信号处理过程中起着至关重要的作用。
本文旨在研制一种低噪声低失真的前置放大器，以提高噪声温度计的测量精度和稳定性。
二、前置放大器的现状与挑战当前，前置放大器在噪声温度计中的应用普遍存在噪声大、失真度高的问题。
这主要源于放大器电路的设计、元件选择及工艺制造等方面的限制。
为了解决这些问题，我们需要对前置放大器进行优化设计，以降低噪声和提高失真性能。
三、低噪声低失真前置放大器的设计原理为了实现低噪声低失真的前置放大器，我们需要从以下几个方面进行设计：1. 电路设计：采用先进的电路拓扑结构，优化信号传输路径，减小信号在传输过程中的损耗和干扰。
2. 元件选择：选用低噪声、高精度、高稳定性的元件，以降低电路自身的噪声和失真。
3. 工艺制造：采用先进的工艺制造技术，提高电路的加工精度和稳定性。
四、低噪声低失真前置放大器的研制过程1. 理论分析：通过对电路理论、信号处理理论等进行分析，确定前置放大器的性能指标和设计要求。
2. 电路设计：根据理论分析结果，设计出符合要求的电路拓扑结构，并选用合适的元件。
3. 仿真验证：利用仿真软件对电路进行仿真验证，确保电路设计的可行性和性能指标的达成。
4. 工艺制造：采用先进的工艺制造技术，加工出符合设计要求的电路板和元件。
5. 测试与调试：对制成的电路进行测试和调试，确保其性能指标达到预期要求。
五、实验结果与分析通过实验测试，我们发现研制的低噪声低失真前置放大器在噪声和失真方面均表现出良好的性能。
与传统的前置放大器相比，新研制的放大器在噪声系数和失真度方面均有明显的改善。
此外，新研制的放大器还具有较高的增益和较低的输入阻抗，有利于提高噪声温度计的测量精度和稳定性。
六、结论本文研制的低噪声低失真前置放大器在噪声和失真方面表现出良好的性能，有效提高了噪声温度计的测量精度和稳定性。
《噪声温度计中低噪声低失真前置放大器研制》篇一一、引言随着现代电子技术的飞速发展，噪声温度计作为一种高精度的测量仪器，在科研、工业生产以及日常生活中得到了广泛应用。
而作为噪声温度计的核心部件之一，前置放大器在信号的采集、传输和处理过程中起着至关重要的作用。
因此，研制低噪声、低失真的前置放大器对于提高噪声温度计的测量精度和稳定性具有重要意义。
本文将重点介绍低噪声低失真前置放大器的研制过程及关键技术。
二、前置放大器的设计要求在研制低噪声低失真前置放大器时，需要满足以下设计要求：1. 低噪声：放大器的噪声系数要尽可能小，以减小对输入信号的干扰。
2. 低失真：放大器应具有较好的线性度，以减小信号在放大过程中的失真。
3. 宽动态范围：能够处理较大幅度的输入信号。
4. 高增益：在保证低噪声和低失真的前提下，提高放大器的增益。
5. 良好的稳定性：在各种工作条件下，放大器的性能应保持稳定。
三、电路设计与实现为了满足上述设计要求，我们采用了先进的集成电路设计技术，设计了一款低噪声低失真前置放大器。
该放大器主要由输入级、中间级和输出级三部分组成。
其中，输入级采用高精度差分输入结构，以减小外界干扰对输入信号的影响；中间级采用高增益带宽积设计，以提高放大器的增益和带宽；输出级则采用低噪声、低失真的缓冲器结构，以减小信号在传输过程中的损失。
在具体实现过程中，我们采用了以下关键技术：1. 优化器件选择：选用低噪声、低失真的运算放大器、场效应管等器件，以降低整个电路的噪声系数和失真度。
2. 合理布局布线：通过优化电路板的布局布线，减小电路中各元件之间的相互干扰，提高电路的稳定性。
3. 温度补偿技术：采用温度传感器对电路进行实时监测，通过软件算法对电路参数进行自动调整，以减小温度变化对电路性能的影响。
四、性能测试与分析为了验证所研制的前置放大器的性能，我们进行了严格的性能测试和分析。
测试结果表明，该前置放大器的噪声系数较低，能够有效减小对输入信号的干扰；同时，其线性度较好，信号失真度较低；在各种工作条件下，其性能均保持稳定。
高效低噪声光电探测器的设计与研发光电探测器在现代光电技术中应用广泛，其中高效低噪声的光电探测器是尤为重要的，因为它可以提高数据传输和信号处理的质量。
为了满足应用的需求，工程师和科学家们对该领域进行了广泛的研究和探索。
本文将介绍高效低噪声光电探测器的设计与研发。
一、光电探测器的类型光电探测器主要包括光电二极管、光电倍增管、光电晶体管、光电子倍增板和光电探测阵列等类型。
不同类型的光电探测器之间有着一定的区别，在应用时需要根据具体的需求来选择相应的类型。
二、高效低噪声光电探测器的设计高效低噪声光电探测器的设计需要考虑多个因素。
以下是一些重要的因素:1. 暗电流光电探测器存在着一定的暗电流，这可能会干扰光信号的检测，因此需要降低暗电流。
对于光电二极管和光电晶体管等探测器，可以通过减小器件面积、使用高质量的半导体材料和使用低温等方法来降低暗电流。
2. 量子效率量子效率决定了探测器对于入射光信号的响应。
为提高量子效率，可以使用高质量的光吸收层、使用反射镜来提高入射光的利用率以及优化器件结构等方法。
3. 噪声噪声时探测器性能中的一个关键指标，需要采用一定的方法来降低噪声。
如果使用光电二极管等单一探测器，可以通过放大器的设计和选择来降噪。
对于光电探测阵列，可以进行信号处理来降噪。
三、高效低噪声光电探测器的研发高效低噪声光电探测器的研发需要多学科的综合力量。
以下是一些重要的研发领域：1. 光学设计光学设计是光电探测器研发的重要环节。
优秀的光学设计可以提高量子效率、降低噪声等。
2. 半导体材料合适的半导体材料可以提高探测器的性能，目前有许多新型半导体材料被应用于探测器领域。
3. 器件工艺器件工艺包括薄膜制备、器件制备、封装等多个方面，对探测器的性能影响巨大。
因此，优秀的器件工艺是探测器研发过程中不可或缺的一部分。
4. 光电信号处理光电信号处理是实现探测器性能优化的重要方法之一，优秀的处理算法和技术可以提高探测器的信号质量和探测效率。
光电设备中的低噪声功放设计与优化光电设备作为现代化技术的代表之一，在众多应用场景中起着至关重要的作用。
而低噪声功放作为光电设备中的重要组成部分，对相关应用的精度、稳定性和性能具有至关重要的影响。
因此，在光电设备的设计和优化上，低噪声功放的正确选择和设计变得异常重要。
本文将着重就光电设备中低噪声功放的设计和优化进行探讨，以期为相关从业人员提供一定的参考。
一、低噪声功放简介低噪声功放（Low Noise Amplifier，LNA）是一种将输入信号放大的放大器，可用于信号接收和处理等领域。
与一般功率放大器相比，低噪声功放更注重噪声指标。
对于接收弱信号、高杂波干扰的信号来说，低噪声功放能够提供更高的信噪比和灵敏度。
因此，它广泛应用于系统中，例如无线电通信、雷达、卫星和地球观测等领域。
二、光电设备中低噪声功放的设计在光电设备中，低噪声功放通常作为前置放大器用于接收微弱的光信号。
在设计低噪声功放时，需要考虑以下几个方面的问题：1、器件的选择在器件选择上，需要选择性能良好，精度高，噪声较小的器件。
一般情况下，使用场景不同，器件的选择也会不同。
例如，在高速通信中，使用GaAs或InP器件可获得更好的性能；而在光纤通信中则通常使用SiGe器件。
此外，在器件的选择上还需考虑到相关参数，如器件稳定性、工作电压、输入输出阻抗等。
2、优化电路结构在设计低噪声功放的电路结构时，需要考虑到对噪声的干扰，并采取相关措施进行优化。
传统的低噪声功放主要采用共源共基电路结构。
但由于该电路存在阻抗不匹配、器件反馈等问题，容易产生高噪声、偏高的失真等问题。
因此，在电路结构设计中可以采用LNA加状态反馈电路结合技术，进一步降低噪声，提高整体性能。
3、降低噪声在低噪声功放设计中，降噪是至关重要的一个环节。
通过选择合适的器件和优化电路结构，可以降低噪声指标。
另外，为了降低噪声，还可以采用降压低降噪电路，利用LDO技术实现对电路稳定性的提高和噪声的降低。
《噪声温度计中低噪声低失真前置放大器研制》篇一一、引言在现代科技快速发展的时代，噪声温度计已成为环境监测、天文学观测以及工业自动化等多个领域不可或缺的重要设备。
作为其中的关键组件，前置放大器在噪声温度计中扮演着至关重要的角色。
为了满足日益增长的高精度、高稳定性和低失真的测量需求，本文针对低噪声低失真前置放大器的研制进行了深入研究。
二、研究背景及意义随着科技的不断进步，对测量设备的精度和稳定性要求越来越高。
在噪声温度计中，前置放大器负责将微弱的信号进行放大，其性能直接影响到整个系统的测量精度和稳定性。
因此，研制低噪声、低失真的前置放大器对于提高噪声温度计的性能具有重要意义。
三、技术路线及设计思路1. 技术路线：本设计首先进行理论分析，明确性能指标要求；然后进行电路设计、仿真验证；接着进行样机制作与测试；最后进行性能优化与定型。
2. 设计思路：在电路设计过程中，我们采用了先进的集成电路工艺和优化算法，以降低噪声和提高失真性能。
同时，我们还考虑了电路的稳定性、功耗以及可靠性等因素。
四、电路设计与实现1. 输入级设计：采用低噪声运算放大器作为输入级，通过合理的电路布局和元件选择，降低输入噪声。
2. 中间级设计：采用高增益带宽积的放大器，以提高信号的放大倍数和频率响应范围。
3. 输出级设计：采用具有良好线性度的功率放大器，以减小失真。
4. 反馈网络设计：通过引入合适的负反馈网络，提高电路的稳定性和增益精度。
五、仿真与测试1. 仿真验证：利用电路仿真软件对设计电路进行仿真验证，确保电路性能满足设计要求。
2. 样机制作：根据设计图纸制作样机，并进行初步测试。
3. 性能测试：对样机进行噪声、失真、增益、稳定性等性能指标的测试，确保其满足实际使用要求。
六、结果与分析1. 噪声性能：经过测试，本设计的前置放大器具有较低的噪声性能，优于同类产品。
2. 失真性能：在放大信号的过程中，本设计的失真度较低，保证了信号的准确性。
《噪声温度计中低噪声低失真前置放大器研制》篇一一、引言随着科技的不断进步，噪声温度计的测量精度与稳定性需求越来越高。
前置放大器作为噪声温度计的关键部分，其性能直接影响到整个系统的测量精度和稳定性。
因此，研制一款低噪声、低失真的前置放大器显得尤为重要。
本文旨在探讨低噪声低失真前置放大器的设计原理、实现方法及性能测试等方面内容。
二、设计原理低噪声低失真前置放大器的设计主要涉及电路设计、器件选择及参数优化等方面。
首先，要选择具有低噪声特性的器件，如低噪声场效应管等。
其次，在电路设计上，采用合理的电路拓扑结构，如差分放大电路、电压增益型电路等，以减小外界干扰和内部噪声。
此外，还需对电路参数进行优化，如增益、带宽、噪声系数等，以实现低噪声、低失真的性能。
三、实现方法1. 器件选择：选用具有低噪声特性的场效应管，以保证整个系统的噪声水平较低。
同时，选用高精度的电阻、电容等元件，以提高电路的稳定性。
2. 电路设计：采用差分放大电路结构，以减小外界干扰对系统的影响。
此外，还需考虑电路的带宽、增益等参数，以满足系统的测量需求。
3. 参数优化：通过仿真软件对电路参数进行优化，以实现低噪声、低失真的性能。
同时，还需考虑电路的功耗、稳定性等因素。
四、性能测试为了验证所研制的前置放大器的性能，需要进行一系列的性能测试。
首先，对前置放大器的噪声系数进行测试，以评估其低噪声性能。
其次，对前置放大器的线性度进行测试，以评估其低失真性能。
此外，还需对前置放大器的增益、带宽、稳定性等参数进行测试。
通过这些测试，可以全面评估前置放大器的性能，并为其在实际应用中的性能提供依据。
五、实验结果与分析通过实验测试，所研制的前置放大器在低噪声和低失真方面均取得了良好的性能。
具体而言，其噪声系数较低，可有效减小系统噪声；同时，其线性度较高，可实现较低的失真。
此外，前置放大器的增益、带宽、稳定性等参数也均符合设计要求。
这些结果表明，所研制的前置放大器具有良好的性能和稳定性，可满足噪声温度计的测量需求。
《噪声温度计中低噪声低失真前置放大器研制》篇一一、引言随着现代电子技术的飞速发展，噪声温度计在科研、工业和军事等领域的应用越来越广泛。
其中，低噪声、低失真的前置放大器作为噪声温度计的重要组成部分，其性能的优劣直接影响到整个系统的测量精度和稳定性。
因此，研制一种具有低噪声、低失真特性的前置放大器显得尤为重要。
本文将详细介绍低噪声低失真前置放大器的研制过程、原理及性能测试。
二、研究目的和意义低噪声前置放大器的研制旨在解决传统放大器在噪声控制和失真方面的问题，提高噪声温度计的测量精度和稳定性。
该研究对于促进电子技术的发展，提高我国在科研、工业和军事等领域的竞争力具有重要意义。
三、前置放大器研制原理前置放大器的研制主要涉及电路设计、器件选择和信号处理等方面。
首先，根据噪声温度计的工作原理和要求，选择合适的器件，如低噪声放大器芯片、滤波器等。
其次，设计合理的电路结构，以实现低噪声、低失真的放大效果。
最后，通过信号处理技术，对放大后的信号进行滤波、整形等处理，以提高信号的质量。
四、关键技术和实现方法1. 低噪声技术：采用低噪声放大器芯片，优化电路结构，降低电路中的噪声。
2. 低失真技术：通过合理的电路设计和信号处理技术，减小信号的失真程度。
3. 信号处理技术：采用数字信号处理技术，对放大后的信号进行滤波、整形等处理，提高信号的信噪比和稳定性。
五、实验与性能测试为了验证前置放大器的性能，我们进行了以下实验和性能测试：1. 噪声性能测试：在室温下，对前置放大器的输入噪声进行测试，记录其噪声系数。
2. 线性度测试：通过输入不同幅度的信号，测试前置放大器的线性度。
3. 动态范围测试：测试前置放大器在不同输入信号下的动态范围。
4. 长期稳定性测试：在长时间运行过程中，观察前置放大器的性能变化，评估其长期稳定性。
经过多次实验和测试，我们发现该前置放大器具有较低的噪声系数、良好的线性度和动态范围，以及较高的长期稳定性。
六、结论与展望本文成功研制了一种低噪声低失真前置放大器，该放大器具有较低的噪声系数、良好的线性度和动态范围，以及较高的长期稳定性。
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。
光电检测低噪声前置放大器的设计与分析陈广新1，杨华军1，吴志海2，王江21、电子科技大学物理电子学院，成都（610054）2、西南技术物理研究所，成都（610041）E-mail：zhgx1981@摘要：光电检测系统中，存在着各种各样的噪声。
降低前置放大器的噪声，一直是提高光电检测灵敏度的主要任务。
本文以噪声的基本理论为基础，以实例介绍了在工程中应用的低噪声前置放大器的设计过程并给出了实验分析。
关键词：噪声，前置放大器，光电检测中图分类号：TP212.141．引言在激光微弱信号检测中，光电检测器件所接收的光信号十分微弱，输出的信号往往被深埋在噪声之中，要有效地利用这种信号就必须通过前置放大器对其进行放大处理。
一款合格地前置放大器一方面要克服外界干扰把有用信号从噪声地掩盖中加以恢复，另一方面要尽可能地降低自身地噪声，减少对被测信号地污染。
所以前置放大器的低噪声设计成为首当其冲的问题。
2．放大器的噪声噪声是扰乱或干扰有用信号的某种不期望的扰动。
在放大器电路中有两类噪声。
第一类噪声称为“干扰”这是指与实际电路无关的源产生的噪声（如：电磁干扰、工频干扰等）。
这种外部噪声通常可以采取各种办法加以抑制和消除。
第二类噪声是电路本身固有的噪声，它是由电路内部元器件产生的，不能被全部消除只能减到最低程度。
放大器的内部噪声主要有[1]：（1）散粒噪声：在半导体器件中，各个载流子携带一个离散的电荷流动并产生一个小的电流脉冲，所有电流脉冲之和形成某一方向的平均电流流动并伴随不规则的起伏，这种起伏叫做散粒噪声。
（2）热噪声：处于热力学温度零度以上的导体中，由于自由电子的随机热运动不断的与震动着的离子碰撞，形成能量的不断变化。
这种由于导体中载流子随机热运动所产生的随机噪声叫热噪声。
（3）闪烁噪声：闪烁噪声是一种重要的噪声源。
其产生的原因比较复杂，它与材料的表面状态和漏电流有关。
（4）典型的放大器噪声频谱曲线如图1所示。
在低频区，闪烁噪声为主；在中频区，具有平坦频谱的白噪声即热噪声和散粒噪声占统治地位；在高频区，由于增益减小，信噪比相对降低，噪声系数增大。
图中f1、f2分别是带宽的下限和上限。
带宽BW=f2-f1,如果f2>>f1,则BW＝f2。
图1 典型放大噪声频谱曲线3．电路设计与分析3. 1 输入级的选择一般发现，集成电路的管子比分立的晶体管固有噪声高。
在要求噪声电平特别低的电路中，第一级往往采用低噪声半导体三极管或场效应管。
近年来，随着半导体工艺技术的提高，高电子迁移率晶体管（HEMT ）得到了广泛的应用，高电子迁移率晶体管是掺杂（也叫调制掺杂）的异质结结构场效应管。
较之普通的场效应管具有高频、高跨导、低功耗和低噪声等特性[2]。
我们所使用的高电子迁移率晶体管噪声系数在12GHZ 时低至0.45dB,跨导可以达到50ms 。
3. 2 电路组态选择场效应管可以接成三种组态：共源极（CS ）、共漏极（CD ）和共栅极（CG ）。
根据级联放大器的总噪声系数公式[3]321112121111............n n F F F F F G G G G G G −−−−=+++++ （1） 可知当输入级的功率增益1G 足够大，且噪声系数1F 足够小时，多级串连放大器的噪声系数F 才会较小，第一级以后的各级对噪声系数的影响才可以忽略。
由于共源组态的功率增益最大，所以输入级选用共源组态。
3. 3 反馈选择为了获得所需的频率响应和增益，稳定放大器的静态工作点，实现电流到电压的转换还必须加上电压并联负反馈。
对于反馈电阻的选择既不能选的太大，也不能选的太小，太大虽然提高了增益但是会使反馈电阻的热噪声变大，前置放大器的带宽变窄；太小虽然减小了电阻的热噪声但往往会使前置放大器的增益变小，甚至出现过冲现象造成信号振荡。
所以在选择反馈电阻时要兼顾增益、带宽和噪声的要求。
3. 4 噪声特性分析根据上述的功能设计，具体的前置放大器电路原理图如图2。
图2 前置放大器电原理图该前置放大器采用共源-共基对加上反馈电阻构成，第一级采用场效应管，并接成共源模式；第二级采用共基极晶体管，R2、R3组成偏置电路，C1是旁路电容。
Rf 是反馈电阻提供直流电平。
为了与后继电路阻抗相匹配，增加了两级射极跟随器，R4、R5、R6是偏置电阻。
由于第二级的输入电阻低，所以第一级的电压增益小，但是Cgd （栅极-漏极间电容）产生的密勒效应小[4]。
因此第一级的输入电容远小于一般的共源极电路，从而该电路在高频中获得了应用。
对于场效应管来说，噪声电压与跨导成反比，要降低噪声，必须把场效应管运用在跨导大的地方。
由场效应管的特性不难发现，静态漏极电流大时，跨导值大。
通常在漏极饱和电流附近跨导最大，漏极饱和电流是栅－源偏压为零时的漏极电流值。
所以本前置放大器场效应管栅－源偏压值取为零伏。
该前置放大器与探测器连接时的噪声等效电路如图3所示。
图3 光电检测电路噪声模型其中s I 为回波信号电流，ns I 为光电二极管散粒噪声其值为22ns s I qI f =∆，3q f dB ∆式中为电子电荷，为信号的带宽；d R 为光电二极管的内阻；d C 为光电二极管的结电容；nd I 为内阻产生的热噪声电流其值为4nd d kT f I R ∆=，k T f ∆－玻尔兹曼常数，－绝对温度，－带宽；0C 为电路的布线电容。
N E 、N I 分别为放大器等效输入噪声电压和等效输入噪声电流；i r 为放大器的输入电阻；nf E 为反馈电阻f R 产生的热噪声电压，0r 为放大器的输出电阻，一般有f R r <<0，在噪声计算中可略去不计。
经计算可知总的等效噪声电流为：2222222222442(//)(//)N N ni ns nd N nfns N d f d fd f E E KT f KT f I I I I I qI f I R R R R R R ∆∆=++++=∆++++ （2） 信噪比为： 122221111[24()()]s s ni ns N N d f d f I I S N I qI f KT f I E R R R R ==∆++∆+++ （3）通过信噪比计算公式（3），我们可以清晰的看出放大器的噪声对系统信噪比的影响很大，低噪声的前置放大器可以大大提高系统的信噪比。
图4是该前置放大器的电压和电流等效噪声曲线，有图可以看出在我们需要的带宽内，噪声电压低于50nV,噪声电流低于1pA 。
图4 电压和电流噪声等效曲线4．仿真实验分析图4是该前置放大器的频率响应曲线。
由图可知频率曲线相当平坦，增益可达到100dB,-3dB 带宽40M ，完全满足我们的实际需要。
图5是给前放输入上升沿和下降沿都为10ns ，脉宽为1ns 的脉冲时的输出波形。
从图中可以看出虽然有微小的反冲现象，但是信号波形还是得到了很好的复原。
图5 前置放大器的频率响应曲线图6 脉冲输出波形5．结论有以上的设计过程我们可以总结出低噪声前置放大器的设计步骤是：首先着重考虑噪声特性。
先考虑输入级器件是分立的还是集成的，是双极晶体管还是场效应管，并为它们选择适当的工作点，以便获得要求的噪声性能；然后选择电路组态，确定后级电路，进行整体噪声分析。
最后加上负反馈，以获得所需得阻抗、频率响应和增益。
整个设计过程是围绕噪声的分析、电路的综合，再回到噪声分析，最后取得各项指标均佳的结果。
参考文献[1] [美]Donald A.Neamen著.赵桂钦译.电子电路分析与设计［M］.北京：电子工业出版社,2003.[2] 陈俊.GaAs高电子迁移率晶体管(HEMT)及低噪声单片放大器的研究［A］.中国科学院微电子中心,2000.[3] 王清正著.光电探测技术［M］.北京：电子工业出版社,1994.[4] [美]C.D.Motchenbacher著.尤忠淇译.低噪声电子设计［M］.北京：国防工业出版社,1977.Design and analysis of low noise preamplifier forphotoelectric measureChen Guangxin1，Wu Zhihai2，Yang Huajun1，Wang Jiang21、School of physical electronics of UESTC，Chengdu(610054)，China2、Southwest Institute of Technical Physics，Chengdu (610041)，ChinaAbstractThere are all kinds of noises in photoelectric measure system. Reducing noise is always the primary task of increasing the active distance of system. In this paper, based on the essential theory of noise, An example of design procedures for low noise preamplifier applied in engineering is introduced and experiment analysis is given.Keywords：noise，preamplifier，photoelectric measure。
