放大器的低噪声设计
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ａｌｍｏｓｔ ｃｏｖｅｒｅｄ ｗｉｔｈ ａｍｐｌｉｆｉｅｒ ｎｏｉｓｅ ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ ｉｓ ｔｈｅ ｑｕａｌｉｔｙ ｏｆ ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｚａｔｉｏｎ ｏｆ ｋｅｙ ｐａｒａｍｅｔｅｒｓ ｔｏ ｓｔｕｄｙ
ｔｈｅ ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ ｏｆ ａｍｐｌｉｆｉｅｒ ｎｏｉｓｅ ａｍｐｌｉｆｉｅｒ ｃｉｒｃｕｉｔ ｄｅｓｉｇｎ ａｎｄ ｂａｓｅｄ ｏｎ ｔｈｅ ｐｒｅｍｉｓｅ ｏｆ ｔｈｅ ｄｅｖｉｃｅ． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：Ｎｏｉｓｅ；Ｔｈｅ ｓｉｇｎａｌ ｔｏ ｎｏｉｓｅ ｒａｔｉｏ；Ｍｏｓｔ ｓｕｐｅｒｉｏｒ ｄｅｓｉｇｎ
／＿（ｏ．１Ｈｚ ｔｈｒｕ ２０ｋｉｎ）：
输入噪声电压（ＩＮＰＵＴ ＮＯＩＳＥ Ｖｏｌｔａｇｅ）为６ｎＶ／
４云（１０ｋＨｚ）。
前置放大系统采用低偏置电流和低噪声运算放 大器可提高输出信噪比。
（５）为减小从光电二极管管脚引人的空间噪声 的影响，采用了电流——电压放大器的差分接法，使 光电二极管管脚引入的共模噪声被差分放大器抑 制。
设计中的重要环节，本文结合实际工程例子简要分 析了放大器的噪声理论。从噪声的种类和电路模型
的效果。
参考文献： ［１］李和太，魏永广，揣荣岩．半导体敏感元件与传感器
［Ｍ］．沈阳：东北大学出版社，２０００． ［２］ 马文蔚．物理学［Ｍ］．北京：高等教育出版社，１９９９．
论述并找到解决噪声问题的方法，在实际工程应用
Ｕｓｅｒ Ｍａｎｕａｌ［ｚ］．２００７郇：／／卸．ａｈｅｍ．ｃｏｒｎ／ｕｐ／ｐｕｂ／
ｄｅ２／ＤＥ２＿Ｓｙｓｔｅｍ＿ｖ１．６．ｚｉｐ．
Ｈ １Ｊ Ａｌｔｅｒａ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ．Ａｌｔｅｒａ ＤＥ２ ｔｕｔｏｒｉａｌ．Ｕｓｉｎｇ ｔｈｅ ＳＤＲＡＭ Ｍｅｍｏｒｙ ｏｎ Ａｈｅｒａ’８ ＤＥ２ Ｂｏａｒｄ ｗｉｔｈ ｖｅｆｉｌｏｇ Ｄｅｓｉｇｎ［ｚ】． ２００７ ｆｑｐ：／／ｔｉｐ．ａｈｅｒａ．ｃｏｍ／ｕｐ／ｐｕｂ／ｄｅ２／ＤＥ２一Ｓｙｓｔｅｍ—
中图分类号：ＴＮ４
文献标识码：Ｂ
文章编号：１００２—２２７９（２０１０）０２—００１３一０３
Ｔｈｅ Ｌｏｗ Ｎｏｉｓｅ Ｄｅｓｉｇｎ ｏｆ ｔｈｅ Ａｍｐｌｉｆｉｅｒ
ＬＩＵ Ｗｅｉ，ＳＵＮ Ｙｉ－ｊｕｎ （Ｔｈｅ ４７ｔｈ Ｒｅｓｅａｒｃｈ Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ ｏｆ Ｃｈｉｎａ Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ Ｇｒｏｕｐ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ，Ｓｈｅｎｙａｎｇ １ １００３２，Ｃｈｉｎａ）
ＯＰＡｌ２４￥１ｍｐｔｌｔ，叫ＣＩｒｃｕ＃
４
图２ ＯＰＡｌ２４等效电路及ＤＩＰ封装
对于ＯＰＡｌ２４，本设计所关心的典型参数为：
耦合，提高系统稳定性。
输入偏置电流（Ｉｎｐｕｔ Ｂｉａｓ Ｃｕｒｒｅｎｔ）为±０．３ＳＰＡ； 输入失调电流（Ｉｎｐｕｔ Ｏｆｆｓｅｔ Ｃｕｒｒｅｎｔ）为±Ｏ．２５ｐＡ； 输入噪声电流（ＩＮＰＵＴ ＮＯＩＳＥ Ｃｕｒｒｅｎｔ）为０．５ｆＡ／
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｉｎ ｔｈｅ ａｍｐｌｉｆｉｅｒ ｃｉｒｃｕｉｔ，ｔｈｅ ｓｉｇｎａｌ ｔｏ ｎｏｉｓｅ ｒａｔｉｏ ｉｓ ａ ｍｅａｓｕｒｅ ｏｆ ｔｈｅ ｉｍｐｏｒｔａｎｔ ｐａｒａｍｅｔｅｒｓ ｏｆ ａｍｐｌｉｆｉｅｒ ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ，ｎｏｉｓｅ ｒｅｄｕｃｔｉｏｎ ｍｅｔｈｏｄｓ ａｎｄ ｉｄｅａｓ ｈａｓ ａｌｗａｙｓ ｂｅｅｎ ｔｈｒｏｕｇｈ ｔｈｅ ａｍｐｌｉｆｉｃａｔｉｏｎ ｃｉｒｅｕｉｔｄｅｓｉｇｎ，ｔｈｅ ｕｓｅ ｏｆ ｏｃｃａｓｉｏｎｓ ｉｎ ｔｈｅ ａｕｄｉｏ ａｍｐｌｉｆｉｅｒ ｏｕｔｐｕｔ ｎｏｉｓｅ ｐａｒａｍｅｔｅｒｓ ａｆｆｅｃｔ ｔｈｅ ｓｏｕｎｄ ｑｕａｌｉｔｙ，
（３）为减小前级运算放大器失调电压和后级运
万方数据
２期
刘伟等：放大器的低噪声设计
·１５·
算放大器自身失调电压对系统输出零点的影响，对 于由多级高增益直流放大器构成的放大系统需要设
置失调电压补偿电路来补偿由于器件失调电压和失 调电流引起的输出零点漂移。
图３ ０１：＇２７的内部电路
３结束语 放大器噪声分析和低噪声设计是模拟集成电路
的噪声参数直接影响无线通讯距离，特别是当输入信号幅度小到一定程度时，有用信号几乎被噪声
信号覆盖。噪声特性是表征放大器性能优劣的重要参数，研究放大器噪声特性是设计放大器电路
和器件的前提基础。
关键词：噪声；信噪比；最优设计
ＤＯＩ编码：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１００２—２２７９．２０１０．０２．００４
ｉｎ ｔｈｅ ｒａｄｉｏ ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ ａｍｐｌｉｆｉｅｒ，ｔｈｅ ａｍｐｌｉｆｉｅｒ ｎｏｉｓｅ ｐａｒａｍｅｔｅｒｓ ｆｒｏｍ ａ ｄｉｒｅｃｔ ｉｍｐａｃｔ ｏｎ ｗｉｒｅｌｅｓｓ ｃｏｍｍｕｎｉ—
ｃａｔｉｏｎｓ，ｅｓｐｅｃｉａｌｌｙ ｗｈｅｎ ｔｈｅ ｉｎｐｕｔ ｓｉｇｎａｌ ｒａｎｇｅ ｏｆ ｓｍａｌｌ ｔｏ ａ ｃｅｒｔａｉｎ ｄｅｇｒｅｅ，ｔｈｅ ｕｓｅｆｕｌ ｓｉｇｎａｌ ｎｏｉｓｅ ｗａｓ
刘伟， 孙轶君， LIU Wei， SUN Yi-jun 中国电子科技集团公司第四十七研究所,沈阳,110032
微处理机 MICROPROCESSORS 2010,31(2)
参考文献(4条) 1.汤定元;康正玉 光电器件概论 1989 2.缪家鼎;徐文娟;牟同升 光电技术 1995 3.马文蔚 物理学 1999 4.李和太;魏永广;揣荣岩 半导体敏感元件与传感器 2000
１引言
噪声是一种随机信号，在任何时刻都不能预见 其精确性。任何放大器件都存在噪声。放大器作为 基本的电子电路单元存在于几乎所有的电子产品 中，根据不同的应用领域，放大器的电路形式和电路 规模各不相同。在所有放大器的设计中，总是希望 得到低噪声的电路设计。应用电路中噪声的来源很 多，其中主要有组成放大器的器件本身固有噪声和 外部电路引入的噪声。放大器固有噪声由半导体材 料和工艺决定。而外部电路引入的噪声则是电路和 电磁兼容的范畴。良好的电路设计可以将外部引人 的噪声降至最小甚至消除，而放大器固有噪声则是 决定整个设计的核心因素。对于器件的应用而言。 根据放大器使用领域的不同可以选择不同噪声特性 的器件。通常，放大器件的噪声参数受放大器带宽、
社，２００３．
心 １Ｊ
Ｐｒｌｙａｄａｒｓｌｕｍ Ｋｏｈｅ。Ｒｏｇｅｒ Ｓｍｉｔｈ，Ｗｅｎ Ｓｕ．Ａ Ｆａｓｔ Ｍｅｄｉａｎ Ｆｉｌｔｅｒ ｕｓｉｎｇ ＡｌｔｉＶｅｃ［Ｃ］．ＩＥＥＥ Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ Ｃｏｎｆｅｒｅｎｃｅ
ｏｎ Ｃｏｍｐｕｔｅｒ Ｄｅｓｉｇｎ．１９９９—１０：３８４—３９１． 口 １Ｊ Ａｈｅｒａ Ｃｏｐｏｒａｔｉｏｎ．ＤＥ２ Ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｍ ａｎｄ Ｅｄｕｃａｔｉｏｎ Ｂｏａｒｄ
（３）从半导体器件原理和工艺角度分析，ＭＯＳ— ＦＥＴ二氧化硅层存在较高表面势，噪声水平较高；而 采用ＪＦＥＴ作为输入级的运算放大器在工艺上容易 降低噪声水平。
（４）使用Ｔｅｘａｓ Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓ公司出品的低噪声运
算放大器ＯＰＡｌ２４作为前置放大核心，如图２所示。
Ｒ：ｆ
渤∞ 图１ 光电转换前置放大电路
（６）选用高精度电阻和电容元件保证差分输入 的对称性，提高共模抑制比。
（７）印刷电路板上设置围绕在低噪声运算放大 器输入引脚的接地环，隔离相邻信号线之间的电场
实验证明，由于后级放大电路具有较高的电压 增益，采用低噪声运算放大器作为放大器件，以保证 放大电路的输出信噪比。
系统主增益级电路，由两级高放大倍数反相比 例放大器级联得到。主要设计原则为：
功耗、以及成本等因数制约。
２低噪声放大器设计实例一光电转换放大器
光电探测器将光信号转变为电信号后所得到的 电流值通常在ｌＯ‘１２一ｌＯ。６Ａ量级，要输出便于处理 和显示的电压量，必须使用电流——电压转换电路 结合多级放大器级联获得较高的增益对信号进行放 大。根据对放大器噪声理论的分析，第一级前置放 大器的噪声特性将决定整个检测系统的输出信噪 比。要得到便于测量和处理的电压信号，必须进行 电流——电压转换。 图ｌ所示为光电转换前置放大电路，基本设计思路 为：
（上接第１２页）
Ｃａ）原图
（ｂ）ｈＨＪｋ椒盐噪声后
（ｃ）Ｍａｔｌａｂ中值滤波甬数处理后
（ｄ）硬件Ｉ｝Ｉ值滤波处理后
图４ Ｍａｔｌａｂ仿真图
７结束语
分析了一种基于冒泡排序的改进中值滤波算法， 以常用的３×３滤波窗口为例用Ｖｅｒｉｌｏｇ硬件描述语 言实现了该改进的中值滤波算法。由于ＦＰＧＡ是可 编程逻辑器件，只要在Ｖｅｒｉｌｏｇ代码中增加寄存器和 ＦＩＦｏ数量，就可以实现任意滤波窗口的中值滤波器， 修改ＦＩＦＯ的深度和宽度可以处理不同分辨率的噪 声图片，用ＦＰＧＡ实现的改进中值滤波算法在实时 图像预处理系统中具有广泛的应用价值。 参考文献： 【１］冈萨雷斯．数字图像处理［Ｍ］．北京：电子工业出版
第２期 ２０ｌＯ年４月
微处理机
ＭＩＣＲＯＰＲＯＣＥＳＳＯＲＳ
Ｎｏ．２ Ａｐｔ．，２０１０
放大器的低噪声设计
刘伟，孙轶君
（中国电子科技集团公司第四十七研究所，沈阳１ １００３２）
摘要：在放大电路中，信噪比是衡量放大器特性的重要参数，噪声抑制的方法和思路贯穿放
大电路设计始终。在音频使用场合，放大器的噪声参数影响输出音质，在射频放大电路中，放大器
（１）由于光电二极管输出光电流为ｌＯ。１２— １０。６ Ａ量级，需设计高增益互阻放大器进行电 流——电压转换。
作者简介：刘伟（１９８１一），女，山东烟台人，助理工程师。主研方向：数字集成电路设计。 收稿口期：２００９—０６—０４
万方数据
·１４·
微处理机
２０１０拄
（２）在用运算放大器构成的电流——电压转换 电路拓扑中。运算放大器的输入偏置电流（Ｉｎｐｕｔ Ｂｉａｓ Ｃｕｒｒｅｎｔ）、输入失调电流（Ｉｎｐｕｔ Ｏｆｆｓｅｔ Ｃｕｒｒｅｎｔ）、 输入噪声电流（ＩＮＰＵＴ ＮＯＩＳＥ Ｃｕｒｒｅｎｔ）以及输入噪 声电压（ＩＮＰＵＴ ＮＯＩＳＥ Ｖｏｌｔａｇｅ）是影响输出零点和 噪声水平的重要参数。采用ＭＯＳＦＥＴ（金属一氧化 物场效应管）和ＪＦＥＴ（结型场效应管）输入的运算 放大器可以获得较低的输入偏置电流。
［３］缪家鼎，徐文娟，牟同升．光电技术［Ｍ】．浙江：浙江大
中得到验证。总之。要设计低噪声放大器，首先就是 将前级放大器的噪声降至最低，采用良好的半导体 工艺器件和差分电路的设计思想可以达到事半功倍
学出版社，１９９５． ［４］ 汤定元，康正玉．光电器件概论［Ｍ］．上海：上海科学
技术文献出版社，１９８９．
ｖ１．６．ｚｉｐ．
口 １Ｊ 吴继华，王诚．设计与验证Ｖｅｒｉｌｏｇ ＨＤＬ［Ｍ］．北京：人 民邮电出版社，２００６．
№ １Ｊ 吴继华，王诚．Ａｌｔｅｒａ ＦＰＧＡ／ＣＰＬＤ设计（高级篇）［Ｍ】． 北京：人民邮电出版社，２００５．
万方数据
放大器的低噪声设计
Hale Waihona Puke 作者： 作者单位： 刊名：英文刊名： 年，卷(期)：
本文链接：/Periodical_wclj201002004.aspx
（１）为了避免使用高阻值电阻元件，采用Ｔ形 电阻网络代替负反馈电阻；
（２）运算放大器使用Ａｎａｌｏｇ Ｄｅｖｉｃｅｓ公司出品 的双极型输入的低噪声运算放大器ＯＰ２７作为放大 器件，如图３所示。
由于ＯＶ２７全部采用双极型工艺，以及生产过
程中采用激光调阻，因此不仅具有３ｎＶ，。佰ｉ
（１ＫＨｚ）的低噪声水平和０．２ｔＪ．ｖ／ｏｃ的温度漂移特 性，而且具有很高的精度和典型值为１０恤Ｖ的低零 点；
ｔｈｅ ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ ｏｆ ａｍｐｌｉｆｉｅｒ ｎｏｉｓｅ ａｍｐｌｉｆｉｅｒ ｃｉｒｃｕｉｔ ｄｅｓｉｇｎ ａｎｄ ｂａｓｅｄ ｏｎ ｔｈｅ ｐｒｅｍｉｓｅ ｏｆ ｔｈｅ ｄｅｖｉｃｅ． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：Ｎｏｉｓｅ；Ｔｈｅ ｓｉｇｎａｌ ｔｏ ｎｏｉｓｅ ｒａｔｉｏ；Ｍｏｓｔ ｓｕｐｅｒｉｏｒ ｄｅｓｉｇｎ
／＿（ｏ．１Ｈｚ ｔｈｒｕ ２０ｋｉｎ）：
输入噪声电压（ＩＮＰＵＴ ＮＯＩＳＥ Ｖｏｌｔａｇｅ）为６ｎＶ／
４云（１０ｋＨｚ）。
前置放大系统采用低偏置电流和低噪声运算放 大器可提高输出信噪比。
（５）为减小从光电二极管管脚引人的空间噪声 的影响，采用了电流——电压放大器的差分接法，使 光电二极管管脚引入的共模噪声被差分放大器抑 制。
设计中的重要环节，本文结合实际工程例子简要分 析了放大器的噪声理论。从噪声的种类和电路模型
的效果。
参考文献： ［１］李和太，魏永广，揣荣岩．半导体敏感元件与传感器
［Ｍ］．沈阳：东北大学出版社，２０００． ［２］ 马文蔚．物理学［Ｍ］．北京：高等教育出版社，１９９９．
论述并找到解决噪声问题的方法，在实际工程应用
Ｕｓｅｒ Ｍａｎｕａｌ［ｚ］．２００７郇：／／卸．ａｈｅｍ．ｃｏｒｎ／ｕｐ／ｐｕｂ／
ｄｅ２／ＤＥ２＿Ｓｙｓｔｅｍ＿ｖ１．６．ｚｉｐ．
Ｈ １Ｊ Ａｌｔｅｒａ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ．Ａｌｔｅｒａ ＤＥ２ ｔｕｔｏｒｉａｌ．Ｕｓｉｎｇ ｔｈｅ ＳＤＲＡＭ Ｍｅｍｏｒｙ ｏｎ Ａｈｅｒａ’８ ＤＥ２ Ｂｏａｒｄ ｗｉｔｈ ｖｅｆｉｌｏｇ Ｄｅｓｉｇｎ［ｚ】． ２００７ ｆｑｐ：／／ｔｉｐ．ａｈｅｒａ．ｃｏｍ／ｕｐ／ｐｕｂ／ｄｅ２／ＤＥ２一Ｓｙｓｔｅｍ—
中图分类号：ＴＮ４
文献标识码：Ｂ
文章编号：１００２—２２７９（２０１０）０２—００１３一０３
Ｔｈｅ Ｌｏｗ Ｎｏｉｓｅ Ｄｅｓｉｇｎ ｏｆ ｔｈｅ Ａｍｐｌｉｆｉｅｒ
ＬＩＵ Ｗｅｉ，ＳＵＮ Ｙｉ－ｊｕｎ （Ｔｈｅ ４７ｔｈ Ｒｅｓｅａｒｃｈ Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ ｏｆ Ｃｈｉｎａ Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ Ｇｒｏｕｐ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ，Ｓｈｅｎｙａｎｇ １ １００３２，Ｃｈｉｎａ）
ＯＰＡｌ２４￥１ｍｐｔｌｔ，叫ＣＩｒｃｕ＃
４
图２ ＯＰＡｌ２４等效电路及ＤＩＰ封装
对于ＯＰＡｌ２４，本设计所关心的典型参数为：
耦合，提高系统稳定性。
输入偏置电流（Ｉｎｐｕｔ Ｂｉａｓ Ｃｕｒｒｅｎｔ）为±０．３ＳＰＡ； 输入失调电流（Ｉｎｐｕｔ Ｏｆｆｓｅｔ Ｃｕｒｒｅｎｔ）为±Ｏ．２５ｐＡ； 输入噪声电流（ＩＮＰＵＴ ＮＯＩＳＥ Ｃｕｒｒｅｎｔ）为０．５ｆＡ／
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｉｎ ｔｈｅ ａｍｐｌｉｆｉｅｒ ｃｉｒｃｕｉｔ，ｔｈｅ ｓｉｇｎａｌ ｔｏ ｎｏｉｓｅ ｒａｔｉｏ ｉｓ ａ ｍｅａｓｕｒｅ ｏｆ ｔｈｅ ｉｍｐｏｒｔａｎｔ ｐａｒａｍｅｔｅｒｓ ｏｆ ａｍｐｌｉｆｉｅｒ ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ，ｎｏｉｓｅ ｒｅｄｕｃｔｉｏｎ ｍｅｔｈｏｄｓ ａｎｄ ｉｄｅａｓ ｈａｓ ａｌｗａｙｓ ｂｅｅｎ ｔｈｒｏｕｇｈ ｔｈｅ ａｍｐｌｉｆｉｃａｔｉｏｎ ｃｉｒｅｕｉｔｄｅｓｉｇｎ，ｔｈｅ ｕｓｅ ｏｆ ｏｃｃａｓｉｏｎｓ ｉｎ ｔｈｅ ａｕｄｉｏ ａｍｐｌｉｆｉｅｒ ｏｕｔｐｕｔ ｎｏｉｓｅ ｐａｒａｍｅｔｅｒｓ ａｆｆｅｃｔ ｔｈｅ ｓｏｕｎｄ ｑｕａｌｉｔｙ，
（３）为减小前级运算放大器失调电压和后级运
万方数据
２期
刘伟等：放大器的低噪声设计
·１５·
算放大器自身失调电压对系统输出零点的影响，对 于由多级高增益直流放大器构成的放大系统需要设
置失调电压补偿电路来补偿由于器件失调电压和失 调电流引起的输出零点漂移。
图３ ０１：＇２７的内部电路
３结束语 放大器噪声分析和低噪声设计是模拟集成电路
的噪声参数直接影响无线通讯距离，特别是当输入信号幅度小到一定程度时，有用信号几乎被噪声
信号覆盖。噪声特性是表征放大器性能优劣的重要参数，研究放大器噪声特性是设计放大器电路
和器件的前提基础。
关键词：噪声；信噪比；最优设计
ＤＯＩ编码：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１００２—２２７９．２０１０．０２．００４
ｉｎ ｔｈｅ ｒａｄｉｏ ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ ａｍｐｌｉｆｉｅｒ，ｔｈｅ ａｍｐｌｉｆｉｅｒ ｎｏｉｓｅ ｐａｒａｍｅｔｅｒｓ ｆｒｏｍ ａ ｄｉｒｅｃｔ ｉｍｐａｃｔ ｏｎ ｗｉｒｅｌｅｓｓ ｃｏｍｍｕｎｉ—
ｃａｔｉｏｎｓ，ｅｓｐｅｃｉａｌｌｙ ｗｈｅｎ ｔｈｅ ｉｎｐｕｔ ｓｉｇｎａｌ ｒａｎｇｅ ｏｆ ｓｍａｌｌ ｔｏ ａ ｃｅｒｔａｉｎ ｄｅｇｒｅｅ，ｔｈｅ ｕｓｅｆｕｌ ｓｉｇｎａｌ ｎｏｉｓｅ ｗａｓ
刘伟， 孙轶君， LIU Wei， SUN Yi-jun 中国电子科技集团公司第四十七研究所,沈阳,110032
微处理机 MICROPROCESSORS 2010,31(2)
参考文献(4条) 1.汤定元;康正玉 光电器件概论 1989 2.缪家鼎;徐文娟;牟同升 光电技术 1995 3.马文蔚 物理学 1999 4.李和太;魏永广;揣荣岩 半导体敏感元件与传感器 2000
１引言
噪声是一种随机信号，在任何时刻都不能预见 其精确性。任何放大器件都存在噪声。放大器作为 基本的电子电路单元存在于几乎所有的电子产品 中，根据不同的应用领域，放大器的电路形式和电路 规模各不相同。在所有放大器的设计中，总是希望 得到低噪声的电路设计。应用电路中噪声的来源很 多，其中主要有组成放大器的器件本身固有噪声和 外部电路引入的噪声。放大器固有噪声由半导体材 料和工艺决定。而外部电路引入的噪声则是电路和 电磁兼容的范畴。良好的电路设计可以将外部引人 的噪声降至最小甚至消除，而放大器固有噪声则是 决定整个设计的核心因素。对于器件的应用而言。 根据放大器使用领域的不同可以选择不同噪声特性 的器件。通常，放大器件的噪声参数受放大器带宽、
社，２００３．
心 １Ｊ
Ｐｒｌｙａｄａｒｓｌｕｍ Ｋｏｈｅ。Ｒｏｇｅｒ Ｓｍｉｔｈ，Ｗｅｎ Ｓｕ．Ａ Ｆａｓｔ Ｍｅｄｉａｎ Ｆｉｌｔｅｒ ｕｓｉｎｇ ＡｌｔｉＶｅｃ［Ｃ］．ＩＥＥＥ Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ Ｃｏｎｆｅｒｅｎｃｅ
ｏｎ Ｃｏｍｐｕｔｅｒ Ｄｅｓｉｇｎ．１９９９—１０：３８４—３９１． 口 １Ｊ Ａｈｅｒａ Ｃｏｐｏｒａｔｉｏｎ．ＤＥ２ Ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｍ ａｎｄ Ｅｄｕｃａｔｉｏｎ Ｂｏａｒｄ
（３）从半导体器件原理和工艺角度分析，ＭＯＳ— ＦＥＴ二氧化硅层存在较高表面势，噪声水平较高；而 采用ＪＦＥＴ作为输入级的运算放大器在工艺上容易 降低噪声水平。
（４）使用Ｔｅｘａｓ Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓ公司出品的低噪声运
算放大器ＯＰＡｌ２４作为前置放大核心，如图２所示。
Ｒ：ｆ
渤∞ 图１ 光电转换前置放大电路
（６）选用高精度电阻和电容元件保证差分输入 的对称性，提高共模抑制比。
（７）印刷电路板上设置围绕在低噪声运算放大 器输入引脚的接地环，隔离相邻信号线之间的电场
实验证明，由于后级放大电路具有较高的电压 增益，采用低噪声运算放大器作为放大器件，以保证 放大电路的输出信噪比。
系统主增益级电路，由两级高放大倍数反相比 例放大器级联得到。主要设计原则为：
功耗、以及成本等因数制约。
２低噪声放大器设计实例一光电转换放大器
光电探测器将光信号转变为电信号后所得到的 电流值通常在ｌＯ‘１２一ｌＯ。６Ａ量级，要输出便于处理 和显示的电压量，必须使用电流——电压转换电路 结合多级放大器级联获得较高的增益对信号进行放 大。根据对放大器噪声理论的分析，第一级前置放 大器的噪声特性将决定整个检测系统的输出信噪 比。要得到便于测量和处理的电压信号，必须进行 电流——电压转换。 图ｌ所示为光电转换前置放大电路，基本设计思路 为：
（上接第１２页）
Ｃａ）原图
（ｂ）ｈＨＪｋ椒盐噪声后
（ｃ）Ｍａｔｌａｂ中值滤波甬数处理后
（ｄ）硬件Ｉ｝Ｉ值滤波处理后
图４ Ｍａｔｌａｂ仿真图
７结束语
分析了一种基于冒泡排序的改进中值滤波算法， 以常用的３×３滤波窗口为例用Ｖｅｒｉｌｏｇ硬件描述语 言实现了该改进的中值滤波算法。由于ＦＰＧＡ是可 编程逻辑器件，只要在Ｖｅｒｉｌｏｇ代码中增加寄存器和 ＦＩＦｏ数量，就可以实现任意滤波窗口的中值滤波器， 修改ＦＩＦＯ的深度和宽度可以处理不同分辨率的噪 声图片，用ＦＰＧＡ实现的改进中值滤波算法在实时 图像预处理系统中具有广泛的应用价值。 参考文献： 【１］冈萨雷斯．数字图像处理［Ｍ］．北京：电子工业出版
第２期 ２０ｌＯ年４月
微处理机
ＭＩＣＲＯＰＲＯＣＥＳＳＯＲＳ
Ｎｏ．２ Ａｐｔ．，２０１０
放大器的低噪声设计
刘伟，孙轶君
（中国电子科技集团公司第四十七研究所，沈阳１ １００３２）
摘要：在放大电路中，信噪比是衡量放大器特性的重要参数，噪声抑制的方法和思路贯穿放
大电路设计始终。在音频使用场合，放大器的噪声参数影响输出音质，在射频放大电路中，放大器
（１）由于光电二极管输出光电流为ｌＯ。１２— １０。６ Ａ量级，需设计高增益互阻放大器进行电 流——电压转换。
作者简介：刘伟（１９８１一），女，山东烟台人，助理工程师。主研方向：数字集成电路设计。 收稿口期：２００９—０６—０４
万方数据
·１４·
微处理机
２０１０拄
（２）在用运算放大器构成的电流——电压转换 电路拓扑中。运算放大器的输入偏置电流（Ｉｎｐｕｔ Ｂｉａｓ Ｃｕｒｒｅｎｔ）、输入失调电流（Ｉｎｐｕｔ Ｏｆｆｓｅｔ Ｃｕｒｒｅｎｔ）、 输入噪声电流（ＩＮＰＵＴ ＮＯＩＳＥ Ｃｕｒｒｅｎｔ）以及输入噪 声电压（ＩＮＰＵＴ ＮＯＩＳＥ Ｖｏｌｔａｇｅ）是影响输出零点和 噪声水平的重要参数。采用ＭＯＳＦＥＴ（金属一氧化 物场效应管）和ＪＦＥＴ（结型场效应管）输入的运算 放大器可以获得较低的输入偏置电流。
［３］缪家鼎，徐文娟，牟同升．光电技术［Ｍ】．浙江：浙江大
中得到验证。总之。要设计低噪声放大器，首先就是 将前级放大器的噪声降至最低，采用良好的半导体 工艺器件和差分电路的设计思想可以达到事半功倍
学出版社，１９９５． ［４］ 汤定元，康正玉．光电器件概论［Ｍ］．上海：上海科学
技术文献出版社，１９８９．
ｖ１．６．ｚｉｐ．
口 １Ｊ 吴继华，王诚．设计与验证Ｖｅｒｉｌｏｇ ＨＤＬ［Ｍ］．北京：人 民邮电出版社，２００６．
№ １Ｊ 吴继华，王诚．Ａｌｔｅｒａ ＦＰＧＡ／ＣＰＬＤ设计（高级篇）［Ｍ】． 北京：人民邮电出版社，２００５．
万方数据
放大器的低噪声设计
Hale Waihona Puke 作者： 作者单位： 刊名：英文刊名： 年，卷(期)：
本文链接：/Periodical_wclj201002004.aspx
（１）为了避免使用高阻值电阻元件，采用Ｔ形 电阻网络代替负反馈电阻；
（２）运算放大器使用Ａｎａｌｏｇ Ｄｅｖｉｃｅｓ公司出品 的双极型输入的低噪声运算放大器ＯＰ２７作为放大 器件，如图３所示。
由于ＯＶ２７全部采用双极型工艺，以及生产过
程中采用激光调阻，因此不仅具有３ｎＶ，。佰ｉ
（１ＫＨｚ）的低噪声水平和０．２ｔＪ．ｖ／ｏｃ的温度漂移特 性，而且具有很高的精度和典型值为１０恤Ｖ的低零 点；