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稳定低噪放晶体管工作点

返回列表来源:壹芯微 发布日期 2019-12-12 浏览:-

稳定低噪放晶体管工作点

多数情况下有用信号都是非常微弱的,在这些应用中噪声系数成了表征晶体管性能优劣的主要参数。本文讨论了一种添加并联电阻来稳定低噪声放大电路中晶体管工作点的设计方法。

几乎所有通信系统的接收电路的输入级都要用到低噪声放大器(LNA),作用是放大有用信号的同时避免恶化信噪比。多数情况下有用信号都是非常微弱的,在这些应用中噪声系数成了表征晶体管性能优劣的主要参数。噪声系数反映了晶体管引入噪声的最小值,它不是一个绝对的数值,它与偏移量尤其是输入匹配条件有关。

正如许多微波教科书中所描述的那样,为特定的晶体管设计匹配网络非常容易,工程师仅需了解该晶体管相关偏移点的S和噪声参数即可。然而如果考虑稳定性就会出现问题。教科书中关于噪声匹配的标准设计步骤是设置输入噪声与输出增益匹配,没有太多顾及晶体管工作点的稳定。稳定性的检验通常是在设计完成后才进行。

晶体管

其中rn = Rn/Z0。注意Z0 为晶体管的特征阻抗(通常为50Ω)。以下两点需要强调:

1、由1式可以看出,从应用的角度来说,F仅由输入阻抗TS 决定。FMIN, rn, 和ΓM 为晶体管所选的偏移点决定。为了得到最小的噪声系数FMIN, ΓS应与ΓM相等。

2、F与负载阻抗ΓL无关。

晶体管的稳定性可以由K因子表征,由下式计算:

晶体管

晶体管

有了稳定电阻,K因子在所有频率下都能保持在高于1的安全范围,晶体管在此应用中表现出无条件的稳定性。噪声系数仅仅略有变化(十分之一dB之内)。这些变化都可以忽略不计。另外,S11丝毫不受影响。

晶体管

晶体管

图7d则正好与图7c相反,Rstab并不引入任何直流分量,其频率响应由电容C决定。因为直流电源通常并联高值电容(uF量级),这样做不会带来什么麻烦。当电源电压直接偏置晶体管时,这样配置的优势最为明显。注意Rstab通过一个偏置电感Lc短路,因此直流情况下完全可以忽略。

如果电源电压过高,则须采用图7e和7f中的配置。Rstab被用于降低电压。一旦集电极(漏级)电流固定,电压的下降幅度就可以定量计算。通过设置集电极(漏级)电流就能借助Rstab使电压下降预期的幅度,见图7e。如果还要进一步降低电压,则可利用Rstab和R1共同实现所需要的阻值。注意两电阻之间必须连接一个电容,使得Rstab在RF环境中有效地工作。

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