光电子电路设计第一章上分析

1、 作者： 胡士凌，孔得人 出版机构：北京理工大学出版社 ISBN：7-81045-138-3 T T x dtx T x exP 0 222 2 )( 1 lim 0 , 2 1 )( 2 2 为：噪声电压均值，一般 ：噪声电压均方根 其中 T TT dttxtx T R)()( 2 1 lim)( 2 x ：最大功率增益）：功率增益（ ）：噪声带宽（其中 0 1 - 0 0 ,Hz)( Hz,)( 1 GfG fdffG G f ：最大电压增益 ：电压增益 其中 0 0 2 2 0 )( ,)( 1 u u u u A fA dffA A f 12 1 22 2 12 1 ( )( ) 2

2、lim 11 ( )( ) 22 T T T TT TT u t u t dt T C u t dtu t dt TT 2 2 2 1 2 2 2 1 2 2uuCuuu 2 2 2 1 2 uuu ，：电阻（或阻抗实部） ，：测量系统的噪声带宽 ：电阻绝对温度， ：玻尔兹曼常数其中 R f KT KJkfkTREt Hz /1038. 1,4 23 常数 kTR f E fS t f 4lim)( 2 0 222 12ttt EEE 222 12ttt III 4 tt EI RkTR f ：噪声带宽 ：通过器件的直流电流 ：电子基本电量 其中 f I Cq fqII DC DCsh 19

3、1059. 1 ,2 ：玻尔兹曼常数 ：发射结电压 ：反向饱和电流 ：发射结电流 其中 k U I I eII eb e kT qU e eb 0 0 ) 1( 噪声电压均方值和和相当于产生的散弹噪声的功率 子扩散产生：由位垒两端多数载流 生：由热生少数载流子产 ，其中 21 02 01 21 III eII II III e kT qU e eb e e qI kT r fqII DCsh 2 ：常数 况有关；，与器件材料与表面状，其中 1 1 3 . 1 , 8 . 0 1 )( K f KfS 2 1 1H L f f f EKdf f 的直流电流：流过电阻 ：常数，与制作相关，其中 R

4、I K f RIK E DC DC ex2 22 2 2 倍频程10/lg20dB U E NI DC ex ：放大器输入阻抗 ：信号源输出电压 电压：信号源电阻的热噪声 ：信号源内阻 i s t s Z U E R 2 222 2 222 2 )()( )( is sin is itn i ZR RZI ZR ZEE E 22 )( iuno EAE o t s U K U 2222 2 2 2 snnt t no ni RIEE K E E ：输出信号功率 ：输入信号功率 声功率：放大器输出端的总噪 声功率率，即源电阻产生的噪：放大器的输入噪声功 ：放大器的功率增益 ，其中 输出信噪比 输

5、入信噪比 so si no ni P noso nisi nisiso no niP no P P P P K PP PP PPP P PK P F / / )/( snnsnntni RICERIEEE2 22222 2 2222 2 2 t snnt t ni E RIEE E E F fkT IE FF I E RR nn opt n n s 2 1 0 FNFlg10 ：低频电流增益 ：跨导 输出回路作用：受控电流源，输入对 ：输出电阻，约 ：反馈电容，可忽略 间等效电阻与集电极：内基极 间等效电阻，与射极：共射极接法内基极 ：基极扩展电阻， 0 M6 . 1 10010 400200

6、 m ebm ce eb cb eb bb g Ug r C cbr KK ebr r kT qI g c m cm eb qI kT g r 0 cm e qI kT g r 1 fkTRE fkTRE fkTrE ll ss bbb 4 4 4 2 2 2 fqII fqII Cc Bb 2 2 2 2 f f IK I Krf f IK I B f r f B 1 2 125 1 1 2 102 . 2102 . 111,，分析中常常取 222 () nocmb e IIg U 噪声在中、高频区可忽略 ，高频区与频率有关，中低频区其中 ， f CZrZZ Zg ZRrqI Rr f K

7、RrqIRrkTE ebebebebeb m ebsbbc sbb I sbbBsbbni eb B /1 /1 )(2 )()(2)(4 22 2 2 2 2 222 42 nnibbc e EEkTrqI r Bn qII2 2 1 2 nn opt E I F kT f 0 n n E R I dsgs gsm dsgdgs dsgdgs ds ds gd gd gs gs UUUU U U yy yy I I Y UIIg pFCCC RRR R g R g R g 21 2 1 2221 1211 2 1 21 6557 10101010 JFET 111 ，其中导纳参数利用 ：栅源

8、电压。：漏极电流；：栅极电流；：跨导； 量级；：各极间电容， ；， ：各极间导纳；对于， 2 1 2 1 1 1101111 1 1 1201212 2 2 2102121 1 2 2202222 2 ()() () ()() Ugsgdgsdg Ugdgd Umgdgd Ugddsgdds I ygj CggjCC U I ygj Cgj C U I ygj Cggj C U I ygj CggjCC U fgkTI mt ) 3 2 (4 2 可以忽略，对于 ，约极漏电流，一般： ，其中 2 2 MOSFET 10nAMOSFETnA10010JFET 2 s G Gs I gI fqII

9、 为常数，通常 0 0 2 1Kf f K I f 极各噪声电流和： 极散弹噪声；： ；：源电阻热噪声电流； dIII gII R g R g R kT I ftn gn L L s s s ns 222 2 22 1 2 114 21122211 21 )( )(yygyyg y IE I Ls ns I ns ns no 对输出噪声的贡献噪声电流 21122211 21 1 )( 1 )( 1 yygyyg y IE I Ls n I n n no 对输出噪声的贡献噪声电流 )( 22112112 11 2 )( 2 2 ygygyy yg IE I Ls s n I n n no 对输出

10、噪声的贡献噪声电流 12 ()()()2222 nsnn no no III nonono E EEEE 总噪声电压 2 2 2 2 222222 11 21 1 () t no ni s ninsgstf E I K y R EEI RII y 等效输入噪声电流为 等效输入噪声电压为 2 21 11 2222 2 21 222 )( 1 )( FET0 y y IIII R y IIE RIE ftgn s ftn snn 足够大时，噪声电流 噪声电压，得到噪声模型，令利用 m gs gy gy 21 11 1 2 2 222 0 n ntf I III 22 22 1 ft ft II g

11、 g I II g E m gs n m n gs gsn n R gI E R 1 0 2 2 no ns E F E 时）；（ 0 22 2 )( 1 1RRRII gfRkT F gssft mgs opt 极饱和电流： ：夹断电压； 极间电压；： ，其中 dI U sgU U U U I g DSS P gs P gs P DSS m ) 1( 2 mgdm gdgsgs gCjgy CCjgy 21 11 )( 22 1 22 2 2 2 4 3 ngG ntm IIqIf IIkTgf 22 2 1 1() tf gsm FII kT fR g 222 22 2 2 4 3 () t n mm gsgsgd ngt m I EkTf gg gCC III g )( 4 2 1 222 0 gdgsgsm G n n CCgg kT qII E R 12 12 / st nn nn pfF npp UE EE II RRR ER ：输入信号； ：源电阻产生的热噪声 、：运放同/反相输入端噪声电压； 、：等效到运放同/反相输入端噪声电流； ； ：产生的噪声。 22