林蔭道

[拼音]：dizaosheng fangdaqi

[英文]：low noise amplifier

噪聲係數很低的放大器。一般用作各類無線電接收機的高頻或中頻前置放大器，以及高靈敏度電子探測裝置的放大電路。

在放大微弱訊號的場合，放大器自身的噪聲對訊號的干擾可能很嚴重，因此希望減小這種噪聲，以提高輸出的信噪比。由放大器所引起的信噪比惡化程度通常用噪聲係數F（見放大）來表示

或用取對數值的噪聲係數FN表示

FN＝10lgF (dB)

理想放大器的噪聲係數F＝1(0分貝)，其物理意義是輸出信噪比等於輸入信噪比。設計良好的低噪聲放大器的FN可達3分貝以下。在噪聲係數很低的場合，通常也用噪聲溫度Te作為放大器噪聲效能的量度：Te＝T0(F-1)。式中T0為室溫。在這裡，它和噪聲溫度Te的單位都是開爾文(K)。

多級放大器的噪聲係數 F主要取決於它的前置級。若F1，F2，…，Fn依次為各級放大器的噪聲係數，則

式中A1，…，An-1依次為各級放大器的功率增益。前置級的增益A1越大，則其後各級放大器對總噪聲係數F的影響越小。

單級放大器的噪聲係數主要取決於所用的有源器件及其工作狀態。現代的低噪聲放大器大多采用電晶體、場效應電晶體；微波低噪聲放大器則採用變容二極體參量放大器，常溫參放的噪聲溫度Tθ可低於幾十度（絕對溫度），致冷參量放大器可達20K以下。砷化鎵場效應電晶體低噪聲微波放大器的應用已日益廣泛，其噪聲係數可低於2分貝。

電晶體的自身噪聲由下列四部分組成。

（1）閃爍噪聲，其功率譜密度隨頻率f的降低而增加，因此也叫作1/f噪聲或低頻噪聲。頻率很低時這種噪聲較大，頻率較高時（幾百赫以上）這種噪聲可以忽略。

（2）基極電阻 rb'b的熱噪聲和。

（3）散粒噪聲，這兩種噪聲的功率譜密度基本上與頻率無關。

（4）分配噪聲，其強度與f 的平方成正比，當f高於電晶體的截止頻率

時，這種噪聲急劇增加。圖1是電晶體噪聲係數F隨頻率

變化的曲線。對於低頻，特別是超低頻低噪聲放大器，應選用1/f噪聲小的電晶體；對於中、高頻放大，則應儘量選用

高的電晶體，使其工作頻率範圍位於噪聲係數-頻率曲線的平坦部分。

場效應電晶體沒有散粒噪聲。在低頻時主要是閃爍噪聲，頻率較高時主要是溝道電阻所產生的熱噪聲。通常它的噪聲比電晶體的小，可用於頻率高得多的低噪聲放大器。

放大器的噪聲係數還與電晶體的工作狀態以及信源內阻有關。圖2是考慮了自身噪聲的放大器模型。us和Rs分別為信源電壓和內阻，Rs的熱噪聲電壓均方值

等於 4kTRs墹f，式中T 為絕對溫度，k為玻耳茲曼常數，墹f 為放大器通帶。放大器自身噪聲用噪聲電壓均方值

和噪聲電流均方值

表示，它們是電晶體工作狀態的函式，可以用適當方法來測量。這樣，放大器的噪聲係數F可寫作

放大管的直流工作點一旦確定，

和

亦隨之確定，這樣，噪聲係數F 將主要是信源內阻Rs的函式。Rs有一使F為最小的最佳值（圖3）。

在工作頻率和信源內阻均給定的情況下，噪聲係數也和電晶體直流工作點有關。發射極電流IE有一使噪聲係數最小的最佳值，典型的F-IE曲線如圖4所示。

電晶體放大器的噪聲係數基本上與電路組態無關。但共發射極放大器具有適中的輸入電阻，F為最小時的最佳信源電阻Rs和此輸入電阻比較接近，輸入電路大體上處於匹配狀態，增益較大。共基極放大器的輸入電阻小，共集電極放大器的輸入阻抗高，兩者均不易同時滿足噪聲係數小和放大器增益高的條件，所以都不太適於作放大鍵前置級之用。為了兼顧低噪聲和高增益的要求，常採用共發射極-共基極級聯的低噪聲放大電路。