优化放大器低噪声设计：从散弹噪声到1/f噪声详解

"本文档深入探讨了放大器的低噪声设计优化，特别是在散弹噪声计算方面的实例。作者周赛新首先介绍了基本概念，包括噪声的类型，如白噪声、粉红噪声（1/f噪声）、热噪声和散弹噪声，每种类型的特性以及噪声单位的定义，如电压或电流谱密度。噪声的测量通常依赖于一段时间内的平均功率，其幅度分布遵循高斯分布。 噪声特性部分强调了噪声的随机性和叠加原则，指出多个不相干的噪声源叠加后，总噪声等于各噪声分量平方和的平方根，这意味着在设计中需要特别关注噪声源的相对大小。文章提到了一个重要的结论，即在噪声源的比较中，大的噪声源对系统噪声的影响远大于小的噪声源。 热噪声是由载流子热扰动产生的，无论温度有多低，只要有电子运动就会存在，且不受电流大小影响，只受温度微弱影响。而散弹噪声则源于载流子通过势垒结构，如PN结，与电流成正比，但与温度无关，主要出现在具有势垒结构的半导体器件中。 散弹噪声计算实例展示了室温下1MA正向电流通过PN结的情况，展示了如何通过具体的数值来估算这种噪声。相比之下，低频噪声（1/f噪声）或闪烁噪声，主要在低频电路中占据主导，它与材料和工艺因素紧密相关，广泛存在于有源和无源器件中。 在电路设计优化中，针对这些噪声类型，设计师需采取措施减少它们的影响，例如选择低噪声元件、合理布局电路以减小噪声耦合、以及采用噪声滤波技术等。通过理解和控制这些噪声源，可以显著提升放大器的整体性能和稳定性，从而实现低噪声设计的目标。"