正确选择低噪声放大器正确选择低噪声放大器(LNA)
该应用笔记检验了影响放大器噪声的关键参数,说明不同放大器设计(双极型、JFET输入或CMOS输入设计)对噪
声的影响。本文还阐述了如何选择一款适合低频模拟应用(如数据转换器缓冲、应变仪信号放大和麦克风前置放
大器)的低噪声放大器。基于CMOS输入放大器,MAX4475,举例说明多数低频模拟应用中这种新型CMOS放大器
的设计优势。
目前,有关低噪声放大器的讨论常常关注于RF/无线应用,但实际应用中,噪声对于低频模拟产品(如数据转换器缓冲、应变仪信号
放大和麦克风前置放大器)也有很大影响,是一项重要的考虑因素。为了选择一款合适的放大器,设计工程师必须首先了解放大器
是否拥有低噪声特性和相关的噪声参数。另外,还要了解不同类型放大器(双极型、JFET输入或CMOS输入)的噪声参数差异。
噪声参数
尽管影响放大器噪声性能的参数有很多,但最重要的两个参数是：电压噪声和电流噪声。电压噪声是指在没有它噪声干扰的情
况下,放大器输入短路时出现在输入端的电压波动。电流噪声是指在没有其它噪声干扰的情况下,放大器输入开路时出现在输入
端的电流波动。
描述放大器噪声的典型指标是噪声密度,也称作点噪声。电压噪声密度单位为nV/√Hz,电流噪声密度通常表示为pA/√Hz。在低噪
声放大器数据资料中可以找到这些参数,而且,一般给出两种频率下的数值：一个是低于200Hz的闪烁噪声;另一个是在1kHz通带
内的噪声。简单起见,这些测量值以放大器输入端为参考,不需要考虑放大器增益。
图1所示为电压噪声密度与频率的对应关系曲线。噪声曲线与两个主要的噪声成份有关：闪烁噪声和散粒噪声。闪烁噪声是所
有线性器件固有的随机噪声,也称作1/f 噪声,因为噪声振幅与频率成反比。闪烁噪声通常是频率低于200Hz时的主要噪声源,如图
1所示。1/f角频率是指噪声大小基本相同、不受频率变化影响的起始频率。散粒噪声是流过正向偏置pn结的电流波动所造成的
白噪声,也出现在该频段。值得注意的是：电压噪声的1/f角频率与电流噪声的1/f角频率可能会不同。
图1. 电压噪声密度与频率的关系曲线,主要受两种噪声源的影响：闪烁噪声和散粒噪声。闪烁噪声或1/f噪声与频率成反比,是频
率低于200Hz时的主要噪声源。 放大器电路的总噪声取决于放大器本身、外部电路阻抗、增益、电路带宽和环境温度等参
数。电路的外部电阻所产生的热噪声也是总噪声的一部分。图2所示为放大器和相关噪声成份的实例。
图2. 放大电路的源阻抗决定占主导地位的噪声类型,源阻抗升高时,电流噪声为主要来源。
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