噪声的来源与特点常用资料

0
1 j f f
2
2 0
1 ( f )2
f
式中 f为共基极晶体管截止频率；f 为晶体管工作频率。
显然 是频率的函数。
8.2.2
所以晶体管的分配噪声不是白噪声，它的功率谱密 度随工作频率的变化而变化。频率越高，噪声越大。
四、1 f 噪声[或称闪烁噪声（Flicker Noise）] 1 f 噪声产生的原因目前尚有不同见解。，它与半导
所以
n2
in2 G1 G2
2
4kTB
R1R2 R1 R2
再利用 图8.2.4所 示的电压源 进行计算。
8.2.1
2 n1
在输出端口所产生的噪声电压均方值为 n2
4kTRB
n12
2 n1
R1 R2
2 R22
4kTR1B R1 R2 2
R22
2 n2
在输出端口所产生的噪声电压均方值为
由于晶体三极管的发射结正偏，所以散粒噪声主要 决定于发射极工作电流 Ie ，其噪声电流的均方值为
ie2n 2qIeB
三、分配噪声（Distribution Noise） 分配噪声只出现在晶体三极管内。
分配噪声就是集电极电流随基区载流子复合数量的 变化而变化所引起的噪声。亦即由发射极发出的载流子 分配到基极和集电极的数量随机变化而引起。
1
和
R
并联后，在频带
2
B 内的总均方值噪声电压。
解：先利用电流源进行计算。由于 R 1 和 R 2 是并联的，因此将它
们分别用电流源噪声等效电路表示，如图8.2.3所示。
在频带宽度B内产生的热电流的均方值为
in21 4kTG1B
G1
1 R1
8.2.1
in22 4kTG2B
G2
1 R2
因此
in2 in21 in22 4kT (G1 G2 )B
体材料制作时表面清洁处理和外加电压有关。
8.2.2
8.2.3 场效应管的噪声
场效应管的噪声也有四个来源：
一、散粒噪声 散粒噪声是由栅极内的电荷不规则起伏所引起的噪 声。对结型场效应管来说，则由通过PN结的漏电流引 起的噪声电流均方值为
in2g 2qIG B
(
f
)
4kT
1 R
4kTG
8.2.1
在频带宽度B内产生的热噪声电压均方值和电流的均方 值分别为
n2 4kTRB in2 4kTGB
以上各式中，k 为玻耳兹曼常数（Soltzmann
Constant）
k =1.38×1023 J K ；T 为热力学温度，单位为K 。
因此，噪声电压或电流的有效值为
声电压均方值为
2 nr
4kTrB
在回路谐振时，折算到
ab两端的电压均方值为
n2
2 nr
Q2
4kTrB
L
r
2
2L2
4kT
r
B 4kTReB
得到如图8.2.5(b)所示的等效电路。
8.2.1
总结以上分析得到如下结论： （1）对处于相同温度的电阻所构成的网络，无 论是串联还是并联，总的均方值噪声电压等于网络 总电阻所产生的均方值噪声电压； （2）如果网络中的电阻处于不同的温度或是受不 同带宽的限制，只能按均方叠加法则即功率相加原则 进行计算；
主要存在于基极电阻 rbb内，其噪声电压的均方值为
2 bn
4kTrbb B
二、散粒噪声（Shot Noise）
散粒噪声是晶体管的主要噪声源。 它是由单位时间内通过PN结载流子数目的随机起伏 而造成的。 散粒噪声的大小与晶体管的静态工作点电流有关，其 功率谱密度为
SI 2qIO
式中 I O 为流过PN结的电流，q 为电子电荷量。
n22
2 n2
R1 R2
2
R12
4kTR2 B R1 R2 2
R12
所以
n2
n12
n22
4kTB
R1R2 R1 R2
显然，两种计算方法得到的结果是相同的。
8.2.1
对于LC并联谐振电路，所产生的噪声电压均方值为
n2 4kTReB
r 式中，Re为谐振电路的谐振电阻。
对图8.2.5(a)所示的电路来说，损耗电阻 所产生的噪
n2 4kTRB
in2 4kTGB
为便于运算，把电阻R看作一个噪声电压源（或电 流源）和一个理想无噪声的电阻串联（或并联），如 图8.2.1所示。
8个电阻都将引入
一个噪声源。一般若有多个电阻并联时，总噪声电流等
和晶体管相同，在于低频各端、个噪声电功率导与频所率成产反比生地增的大。噪声电流的均方值相加，如图
噪声的来源与特点
起伏电流流经电阻 R时，电阻两端就会产生噪声电压n
和噪声功率。常以SV ( f )表示噪声的电压功率谱密度，SI ( f ) 表示噪声的电流功率谱密度。
理论和实践证明，当温度为T（K）时，阻值为的电阻
所产生的噪声电压功率谱密度和噪声电流功率谱密度分别
为
SV ( f ) 4kTR
SI
为谐振电路的谐振电阻。 一、热噪声（Thermal Noise） 定性地说，这种噪声是由于PN结的表面发生复合、雪崩等引起的。 分配噪声本质上也是白噪声。 但由于渡越时间的影响，当晶体管的工作频率高到一定值后，这类噪声的功率谱密度将随频率的增加而迅速增大。
例8.2.1
试求两个处于相同温度的电阻 R
场效应管的噪声也有四个来源：
是因高此频 这时类共由基电极子电热8流运.2放动大所.2系产(数生a。的)噪；声，若主要有存在多于基个极电电阻 阻串联时，总噪声电压等于各个电
内，其噪声电压的均方值为
因二此、这 散类粒由噪电声子（热S阻h运ot动所N所ois产产e）生的生噪声的，主噪要存声在于电基极压电阻的均方值相加，如图8.2.2(b)。
分配噪声本质上也是白噪声。但由于渡越时间的 影响，当晶体管的工作频率高到一定值后，这类噪声 的功率谱密度将随频率的增加而迅速增大。
8.2.2
理论和实践表明，分配噪声可用晶体管集电极电流 的均方值表示为
ic2n
2
2qICQ
(1
2 0
)
B
式中，IC
Q是三极管集电极静态电流；
是低频时共基极
o
电流放大系数； 是高频时共基极电流放大系数。其值为
（3）纯电抗元件既不消耗功率也不产生热噪声，实 际的电抗元件一般都含有电阻成份，也与普通电阻一 样产生热噪声。
8.2.1
8.2.2 晶体三极管的噪声
一、热噪声（Thermal Noise） 和电阻一样，在晶体管中，电子不规则的热运动同 样会产生热噪声。发射极和集电极电阻的热噪声一般很 小，可以忽略。因此这类由电子热运动所产生的噪声，