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1、1,光电信号检测与处理技术,第二章 第一节放大器的噪声,2,本节主要内容,1.放大器EnIn噪声模型2.放大器的 Eni（等效输入噪声）3.噪声系数4.最佳源电阻,3,光电检测电路的低噪声设计,问题的提出,提高系统信噪比途径：,光学方法,电学方法,热力学方法,4,光电检测电路的低噪声设计,问题的提出,信号光很弱时，探测器的输出信噪比很低,探测器噪声,电路噪声,“雪上加霜”,5,光电检测电路的低噪声设计,前置放大器噪声,电路噪声,6,1.放大器EnIn噪声模型：,纯电阻信号源,例如：低噪声放大器OP27En=3.5nV/Hz1/2,In=1.7pA/Hz1/2,1前置放大器的噪声,仅有热噪声,-
2、选择低噪声放大器就行了？,7,2.Ens、En、In与Eni（等效输入噪声）的关系,Ens的的贡献为：,8,2.Ens、En、In与Eni（等效输入噪声）的关系,En的的贡献为：,9,Ens、En、In与Eni（等效输入噪声）的关系,In的的贡献为：,10,Ens、En、In与Eni（等效输入噪声）的关系,均方值相加便得到总的输出噪声为,11,当信号源为Usi，输出信号为：,因此，等效输入噪声就是：,12,放大器EnIn噪声模型：,纯电阻信号源,等效输入噪声电压,信号源与放大器相互作用,噪声系数,前置放大器的噪声,13,广泛采用EnIn噪声模型的原因,基于四端网络理论，简化分析;模型所采用的各
3、个参数容易测量;*源电阻Rs的热噪声Ens,*Rs=0的条件下，测量放大器的总输出噪声，可求得 En,*在已知En、Ens的条件下，再进行一次测量，即可求出In,14,F=1，理想的无噪声放大器F 1，实际的有噪声放大器,噪声系数F反映了放大器的噪声使系统信噪比变坏的程度，是衡量放大器噪声性能好坏的重要指标。,3.噪声系数,NF=10lgF（dB）,用分贝表示：,前置放大器的噪声,15,n级级联放大电路噪声系数：,KP1很大时，F F1前置放大器的噪声贡献,例1：光电倍增管和雪崩光电二极管 高内增益,例2：光电二极管 无内增益,3.噪声系数,最佳源电阻,噪声系数最小,16,4.最佳源电阻,前置放大器的噪声,17,4.最佳源电阻,前置放大器的噪声,18,例如：OP27En=3.5nV/Hz1/2,In=1.7pA/Hz1/2,Rsopt？,4.最佳源电阻,前置放大器的噪声,19,4.最佳源电阻,当信号源的内阻等于放大器的最佳源电阻值时，放大器对检测电路附加的噪声最小，称为信号源与放大器之间达到了噪声匹配。,前置放大器的噪声,20,噪声匹配举例：,例：热电偶；光电池等（信号源电阻较小）,-常用器件最佳源电阻分布示意图,前置放大器的噪声,例：热电阻、光电二极管（信号源电阻较大）,
