首页 > 应用 > 模拟技术
[导读]摘要本文简要介绍了两种放大器架构的噪声系数计算,包括inverting,non-inverting 架构的噪声系数计算,并提供计算小工具。Abstract: this article introduce the noise figure calculation of several architectur

摘要

本文简要介绍了两种放大器架构的噪声系数计算,包括inverting,non-inverting 架构的噪声系数计算,并提供计算小工具。

Abstract: this article introduce the noise figure calculation of several architecture, such as inverting, non-inverting, And also provide the calculation tool.

Key words: Noise figure, Inverting, non-inverting.

1. 引言

在各种放大器使用的场合,我们时常需要计算到放大器,却没有一个直观的方式来看放大器这一级对链路噪声的影响。本文讨论了各种放大器架构下,放大器的噪声系数的计算方式。

2. 放大器噪声指标

电子元件应用中,常见如下5 种噪声来源:

1. 散弹噪声(shot noise,白噪声,在频谱中表现为平坦的)

2. 热噪声(thermal noise,白噪声,在频谱中表现为平坦的)

3. 闪烁噪声(flicker noise,1/f 噪声)

4. 突发噪声(burst noise,脉冲噪声)

5. 雪崩噪声(Avalanche noise,反向击穿时才出现的噪声)

基本上每个放大器都有输入电压噪声和输入电流噪声两个指标。在频域,通常其单位用nV/rtHz,和pA/rtHz 来表征。 如下图:

输入电压噪声和电流噪声曲线图例.jpg

Figure 1 输入电压噪声和电流噪声曲线图例

按噪声种类来分, 其大致贡献在不同的频段如下:

噪声种类分布图.jpg

Figure 2 噪声种类分布图

如果把所有电容,电感都看做无噪声的器件,一个普通的放大器的输出噪声按主要的贡献可以按如下图所示:

放大器噪声分量分解.jpg

Figure 3 放大器噪声分量分解

其中电阻的噪声表征形式为 , K 为玻尔兹曼常数, K=1.3806505×J/K, T 为环境温度, 其单位是开尔文(K), K=273.15+摄氏度。 由这些参数, 可以简化估计电阻噪声的电压噪声贡献公式如下, 其单位是nV/rtHz

输出的噪声是这些分量的均方和:

公式1

这个公式分了6 项:

1)

2)

3)

4)

5)

6)

如果仔细观察这个公式, 会发现这个计算里做了简化, 1) 2) 3) 分量来自于正端输入的电压噪声, 其折合到输出端的增益是等于噪声增益, 也就是,4)和6)项是来自于负端输入的电流噪声,其中4)项是运放自己的负端电流噪声, 而6)是的电压噪声转换成的电流噪声, 它们的输出增益就为 , 5) 项就是带来的电压噪声, 其折合到输出增益为1。

关于电阻引入的噪声(和 ,上式中的第5 项和第6 项), 如果折合成电压噪声其实也可以按照如下的假设计算,得到的结果一样:

输出模型

这里Gain 都为噪声增益: 1+/

最终得到的结果也和上面第4 项一样。

3. 信噪比计算

以上的计算还仅限于噪声谱密度的计算,在实际应用中其实主要要关注的是信噪比,这就要引入噪声计算中很重要的一点: 带宽。所以还需要考虑到带宽积分后的总噪声。

在得到一定带宽内的电压噪声密度后,需要把电压噪声换算成功率,才能进行积分计算,而不能直接把电压噪声直接积分,如下: 假设我们已知一个放大器的电压噪声密度为5nV/rtHz,如果要计算10Hz 以内的积分噪声,则按如下方式计算:

Figure 6 通过噪声谱密度计算综合噪声

公式2

公式3

如我们上面所述,放大器的噪声分布是分区域的,如果再算上通道的滤波效应,计算积分噪声的步骤如下:

噪声

假定最高处的噪声为e1/f@1Hz,则

                                        公式4

 

这里/

换一批

延伸阅读

[产业新闻] 不只液冷 曙光四大“绿色计算”技术体系将全面下沉市场

不只液冷 曙光四大“绿色计算”技术体系将全面下沉市场

近年来,注重“节能”、“环保”的“绿色计算”成为众IT基础设施大厂研发重点,“绿色计算”潮流也吸引了IT行业普遍关注。......

关键字:绿色计算 HPC 服务器

[单片机应用] 不只液冷 曙光四大“绿色计算”技术体系将全面下沉市场

不只液冷  曙光四大“绿色计算”技术体系将全面下沉市场

近年来,注重“节能”、“环保”的“绿色计算”成为众IT基础设施大厂研发重点,“绿色计算”潮流也吸引了IT行业普遍关注。......

关键字:曙光 绿色计算 HPC

[产业新闻] “首届绿色计算高峰论坛”在京举办 IDC调研:85%数据中心PUE值在1.5至2.0

“首届绿色计算高峰论坛”在京举办 IDC调研:85%数据中心PUE值在1.5至2.0

7月31日,由中国电子节能技术协会主办的“中国首届绿色计算高峰论坛暨绿色计算应用成果发布会”在北京举办,原工信部节能司副司长、中国电子节能技术协会秘书长黄建忠在会上发表主题致辞。本次大会共吸引了近200人超过60家IT行业企业代表参会。......

关键字:PUE 绿色计算 IDC

[产业新闻] 中科院计算所携手盐城共建我国“信息高铁第一站”

中科院计算所携手盐城共建我国“信息高铁第一站”

7月31日,“信息高铁第一站”盐城站启动仪式在盐城国家高新技术产业区举行。启动仪式上,我国“信息高铁”第一站——盐城站宣告落成并投入应用。这标志着由中科院计算所主导的、面向万物智联时代的新型信息基础设施正式进入建设阶段。......

关键字:信息高铁 中科院计算所 智联

[工业控制] 探索机器视觉(MV)和计算机视觉(CV)

探索机器视觉(MV)和计算机视觉(CV)

人工智能是一个涵盖几种特定技术的总称。本文我们将探索机器视觉(MV)和计算机视觉(CV)。它们都涉及到视觉输入,因此了解这些重叠技术的优势,局限性和最佳用例场景非常重要。......

关键字:人工智能 机器视觉 计算机视觉

[大数据] 2020中国(南京)国际大数据产业博览会

 2020中国(南京)国际大数据产业博览会

以云计算、大数据、高速宽带、物联网、智慧城市为代表的ICT新浪潮,进一步推动了数据中心市场规模扩大。Gartner最新发布的全球IT支出预测认为,2018年数据中心系统支出预计将达1430亿美元,与2017年相比增长2.3%。......

关键字:DCIM 云计算 /大数据

[大数据] 阿里云飞天大数据计算平台:一个十年前就启动的核心技术长征

阿里云飞天大数据计算平台:一个十年前就启动的核心技术长征

7月25日,阿里云飞天大数据平台在上海引发世人侧目,这是中国唯一自主研发的大数据计算引擎,单一引擎可将10万台服务器合为一体,也是全球集群规模最大的计算平台。支撑海量数据存储和计算。在民生服务领域,飞天大数据平台已经“最多跑一次”、城市大......

关键字:阿里云 飞天大数据平台 大数据计算引擎

[大数据] 大数据是基础 AI是综合研判引擎

大数据是基础 AI是综合研判引擎

随着城市化进程的加快及经济发展,我国社会治安构成要素日渐膨胀,给公安机关警务工作带来很大压力,而警力资源则几乎未增长,导致供需矛盾日益激化。在此背景下,警务机关亟待通过新技术和新模式寻求突破,以适应当下公安机关业务变革的需求。......

关键字:人工智能 大数据 云计算

[智能硬件] 医疗图像处理的关键领域讲解

医疗图像处理的关键领域讲解

医疗图像处理是一个非常复杂的跨学科领域,涵盖从数学、计算机科学到物理学和医学的众多科学学科。本文试图提出一个简化但结构良好的核心领域框架,此框架代表该领域及其主要主题、趋势和挑战。其中,数据采集过程是第一个也是最重要的领域之一,它定义医疗图......

关键字:医疗图像 医学 计算机科学

[M2M] 云计算采用趋势、管理基础设施和授权选择

云计算采用趋势、管理基础设施和授权选择

在持续连接的世界中,数字将成为新常态。而且,数字革命的主要部分是云计算。最近,调研机构Gartner公司指出,所有云计算服务都可能是特定平台的关键因素,其中包括基础设施即服务(IaaS)和软件即服务(SaaS)。这些服务共同构成了云平台的......

关键字:数字革命 云计算 超融合基础设施

[智能硬件] 让IBM和Intel争相投资的神经模态计算究竟是什么

让IBM和Intel争相投资的神经模态计算究竟是什么

LinkedInIntel发布了基于其神经模态(neuromorphic)计算芯片Loihi的加速卡Pohoiki Beach,该加速卡包含了64块Loihi芯片,共含有八百多万个神经元。继IBM发布True North、Intel发布L......

关键字:IBM Intel 神经模态计算

[智慧物流] 罗显华:现代物流业发展趋势是智慧物流共享平台

罗显华:现代物流业发展趋势是智慧物流共享平台

智慧物流发展已成为物流业发展与创新的一道靓丽风景,得到了业界广泛关注。运心物流共享平台首席战略品牌官罗显华博士认为,智慧物流共享平台是现代物流行业的发展趋势;网络信息技术升级带动现代物流行业新技术、新业态不断涌现,通过物联网、云计算等现代......

关键字: 智慧物流 物联网 云计算

[智慧物流] 长三角“智慧”流动货物 打造互联互通的公路物流网络

长三角“智慧”流动货物 打造互联互通的公路物流网络

浙江在线7月1400吨办公用纸日前通过水路从湖南岳阳运抵江苏太仓港,随即存入传化的仓库。......

关键字:智慧物流 物流旺季 智能计算

[消费类电子新闻] 微软里程碑:云计算收入首次超过Windows业务

微软里程碑:云计算收入首次超过Windows业务

7月18日,微软发布了新一季度的财报,囊括云计算的业务部门的销售收入,历史上第一次超过了Windows部门。这显示微软向云业务方面聚焦的策略正在显示初步成功。微软新一季度的财报显示,营收为337.17亿美元,同比增长......

关键字:微软 云计算 Windows

[消费类电子新闻] 340亿美元!IBM完成收购红帽,寻求发力云计算业务

340亿美元!IBM完成收购红帽,寻求发力云计算业务

当地时间7月9日,美国科技巨头IBM宣布,其340亿美元收购红帽(Red Hat)的交易正式完成。这也是IBM寻求向云计算业务发力进军的重大举措。......

关键字:IBM 红帽 云计算

我 要 评 论

网友评论

技术子站

更多

项目外包

更多

推荐博客