低噪声电荷灵敏前置放大器
低噪声前置放大器设计方法
低噪声前置放大器设计方法 一、研究的目的与意义 随着科研和生产的发展，越来越需要测量微弱信号。这些微弱信号常常埋在噪声中，特别是各种物理量(非电量)是通过传感器变换为等效电压信号而进行量测的，这种测昆需要恢复及记录其变化，甚至在生产流程当中还要进行过程控制。因此，要求设计检测仪器必须具育高灵敏度、能抑制噪声，使信噪比改善的良好性能，以满足检测出埋在噪声中的微弱信号的需要。木文着重讨论对信号提取后如何设计前置放大器问题。随着传感器应用的日益广泛，为能检测到由传感器转换来的微弱电信号，要求放大器具有极低的噪声。低噪声放大器对提高传感器测量弱信号的能力、测量范围和灵敏度都是极其重要的，也是很有必要的。本文论述的低噪声放大器除噪声低、频带宽这些特点外，还具有较强的输出能力，特别适于声传感器，当然也适于其它需要低噪声放大器的场合。要求放大器有较强的负载能力这一特点是由声传感器本身的特点以及测量范围的要求而决定的。实际要求当频率低于2MHZ时，输出电压幅值应达到7V(18V电源)，负载为500时的输出电流应大于70InA。 二、处理前置放大器的噪声 由传感器变换为等效电压信号，其中可能包括部分噪声(无用信号)。所以，在讨论前置放大器设计前，简单回顾一下放大器的噪声问题。 测量中噪声出现是一个所不希望的扰动和杂乱的随机信号，它是被测信号的自然背景和限制仪器性能的一个极其重要的因素。 由传感器测出非电量转换为电量信号是极其微弱的量。例如：核磁共振、顺磁共振的共振信号是以微伏级计的信号源等。对类似这种信号进行放大和传递过程中影响最大的是热噪声和器件内部固有噪声，这些正是要克服的对象。 所谓热噪声是由于电荷的无规则运动和导体中电子密度和热涨落而产生的一种噪声。由于传感器存在内阻，在达到热平衡情况下，其噪声电压与带宽具有正比关系。即当前置放大器的带宽增加时，所引起的噪声电压随之增加。因此，
lingo灵敏度分析实例
一个实例理解Lingo的灵敏性分析 线性规划问题的三个重要概念： 最优解就是反应取得最优值的决策变量所对应的向量。 最优基就是最优单纯形表的基本变量所对应的系数矩阵如果其行列式是非奇异的，则该系数矩阵为最优基。 最优值就是最优的目标函数值。 Lingo的灵敏性分析是研究当目标函数的系数和约束右端项在什么范围（此时假定其它系数不变）时，最优基保持不变。灵敏性分析给出的只是最优基保持不变的充分条件，而不一定是必要条件。下面是一道典型的例题。 一奶制品加工厂用牛奶生产A1,A2两种奶制品，1桶牛奶可以在甲车间用12小时加工成3公斤A1，或者在乙车间用8小时加工成4公斤A2。根据市场需求，生产的A1,A2全部能售出，且每公斤A1获利24元，每公斤A2获利16元。现在加工厂每天能得到50桶牛奶的供应，每天正式工人总的劳动时间480小时，并且甲车间每天至多能加工100公斤A1，乙车间的加工能力没有限制。试为该厂制订一个生产计划，使每天获利最大，并进一步讨论以下3个附加问题： 1）若用35元可以买到1桶牛奶，应否作这项投资？若投资，每天最多购买多少桶牛奶？2）若可以聘用临时工人以增加劳动时间，付给临时工人的工资最多是每小时几元？ 3）由于市场需求变化，每公斤A1的获利增加到30元，应否改变生产计划？ 模型代码： max=72*x1+64*x2; x1+x2<=50; 12*x1+8*x2<=480; 3*x1<=100; 运行求解结果： Objective value: 3360.000 Variable Value Reduced Cost X1 20.00000 0.000000 X2 30.00000 0.000000 Row Slack or Surplus Dual Price 1 3360.000 1.000000 2 0.000000 48.00000 3 0.000000 2.000000 4 40.00000 0.000000 这个线性规划的最优解为x1=20，x2=30，最优值为z=3360，即用20桶牛奶生产A1, 30桶牛奶生产A2，可获最大利润3360元。输出中除了告诉我们问题的最优解和最优值以外，还有许多对分析结果有用的信息。 其中，“Reduced Cost”列出最优单纯形表中判别数所在行的变量的系数，表示当变量有微小变动时, 目标函数的变化率。其中基变量的reduced cost值应为0，对于非基变量Xj, 相应的reduced cost值表示当某个变量Xj 增加一个单位时目标函数减少的量( max型问题)。本例中X1，X2均为基变量。 “Slack or Surplus”给出松驰变量的值，模型第一行表示目标函数，所以第二行对应第一个约束。3个约束条件的右端不妨看作3种“资源”：原料、劳动时间、车间甲的加工能力。输出中Slack or Surplus给出这3种资源在最优解下是否有剩余：原料、劳动时间的剩余均为
光电二极管电荷灵敏前置放大器设计
光电二极管电荷灵敏前置放大器设计. 摘要 本论文论述了将电荷灵敏放大器作为硅PIN光电二极管的前置放大电路，实现光电二极管的电荷信号转换为电压信号，并具备电压信号放大功能，以满足低偏置电流、低噪声和高增益的要求，能够探测微弱光信号。文中设计的电荷灵敏前置放大器采用低噪声场效应晶体管和电流型集成运算放大器构成，其等效输入噪声≤2．2keV。该电荷灵敏前置放大电路结构简单、体积小、输出信号上升时间快、噪声低、稳定性好. 关键词：硅PIN光电二极管.电荷灵敏放大器.微弱光信号检测。 Photoelectric diode sensitive charge preamplifier designed. This paper discusses the sensitive charge amplifier as will the preamplifier circuit of photoelectric diode, photoelectric diode charge signals are converted to voltage signal, and voltage signal amplifier functions, in order to meet the low offset currents, low noise and high gain requirement, and can detect weak light signals. This paper designs the sensitive charge preamplifier with low noise field effect transistors and the current model integrated operational amplifier, the equivalent input noise than 2.2 keV. This sensitive charge preamplifier circuit is simple in structure, small volume, the output signal is rising fast time, low noise, good stability. Keywords: silicon photoelectric diode. PIN sensitive charge amplifier. Faint light signal detection。
实验三灵敏度分析的应用
实验三灵敏度分析的应用 「、实验目的 (1) 掌握数学建模和用软件求解数学模型。 (2) 掌握在软件上分析问题和改进数学模型的方法。二、实验内容 1、(工作安排问题)人员在时段开始上班，连续工作8小时问该公交线路至少需要多少人。 问：要求在第5,6时段不能有多余人员上班，如何排班
在第i时段开始上班的人数为X i 。 模型: min Z 6 X i i 1 X6X160 ; X i X 70 ； X2X3 60 ; X3X4 50 ; X4X5 20 ； X5X6 30 ; X i0
min x1+x2+x3+x4+x5+x6 subject to x6+x1>60 x1+x2>70 x2+x3>60 x3+x4>50 x4+x5=20 x5+x6=30 end gin x1 gin x2 gin x3 gin x4 gin x5 gin x6 问：要求在第5,6时段不能有多余人员上班，如何排班。
保本点 盈亏平衡点又称零利润点、保本点、盈亏临界点、损益分歧点、收益转折点。通常是指全部销售收入等于全部成本时（销售收入线与总成本线的交点）的产量。 以盈亏平衡点的界限，当销售收入高于盈亏平衡点时企业盈利，反之，企业就亏损。盈亏平衡点可以用销售量来表示，即盈亏平衡点的销售量；也可以用销售额来表示，即盈亏平衡点的销售额。 单位售价-单位销售成本=单位毛利 可变成本=0时，保本点=每月固定成本/单位毛利（每月销售量）（不亏不赚） 可变成本0时， 估计的单位可变成本=每月可变成本/每月销售量 保本点=每月固定成本/ （单位毛利-估计的单位可变成本） 产品1销量50；每月固定成本=1000;计算保本点 产品利润贡献率的计算 对产品1的利润贡献率的计算：1，求解模型A的最优解X1，及最优解值Z1 2,增加约束X 0，得到模型B o 3，求解模型B的最优解X2，及最优解值Z24,设X1中分量X1的值为X*，贝V产品1的利润贡献率: Z1 Z2 * X 例如，(4280-3600) /20=34 2、(2)计算产品利润贡献率
前置放大器电路噪声分析
前置放大器电路噪声分析 前置放大器在音频系统中的作用至关重要。本文首先讲解了在为家庭音响系统或PDA设计前置放大器时，工程师应如何恰当选取元件。随后，详尽分析了噪声的来源，为设计低噪声前置放大器提供了指导方针。 前置放大器是指置于信源与放大器级之间的电路或电子设备，例如置于光盘播放机与高级音响系统功率放大器之间的音频前置放大器。前置放大器是专为接收来自信源的微弱电压信号而设计的，已接收的信号先以较小的增益放大，有时甚至在传送到功率放大器级之前便先行加以调节或修正，如音频前置放大器可先将信号加以均衡及进行音调控制。无论为家庭音响系统还是PDA设计前置放大器，都要面对一个十分头疼的问题，即究竟应该采用哪些元件才恰当？ 元件选择原则 由于运算放大器集成电路体积小巧、性能卓越，因此目前许多前置放大器都采用这类运算放大器芯片。我们为音响系统设计前置放大器电路时，必须清楚知道如何为运算放大器选定适当的技术规格。在设计过程中，系统设计工程师经常会面临以下问题。 1、是否有必要采用高精度的运算放大器？ 输入信号电平振幅可能会超过运算放大器的错误容限，这并非运算放大器所能接受。若输入信号或共模电压太微弱，设计师应该采用补偿电压（Vos）极低而共模抑制比（CMRR）极高的高精度运算放大器。是否采用高精度运算放大器取决于系统设计需要达到多少倍的放大增益，增益越大，便越需要采用较高准确度的运算放大器。 2、运算放大器需要什么样的供电电压？ 这个问题要看输入信号的动态电压范围、系统整体供电电压大小以及输出要求才可决定，但不同电源的不同电源抑制比（PSRR）会影响运算放大器的准确性，其中以采用电池供电的系统所受影响最大。此外，功耗大小也与内部电路的静态电流及供电电压有直接的关系。 3、输出电压是否需要满摆幅？ 低供电电压设计通常都需要满摆幅的输出，以便充分利用整个动态电压范围，以扩大输出信号摆幅。至于满摆幅输入的问题，运算放大器电路的配置会有自己的解决办法。由于前置放大器一般都采用反相或非反相放大器配置，因此输入无需满摆幅，原因是共模电压（Vcm）永远小于输出范围或等于零（只有极少例外，例如设有浮动接地的单供电电压运算放大器）。
电荷灵敏前置放大器噪声系数测量实验报告
电荷灵敏前置放大器噪声系数测量实验报告 班级：姓名：学号： 一、实验目的 1、研究电荷灵敏前置放大器不同功率谱的噪声成分及其特性； 2、通过实验数据定量分析成形时间对等效噪声电荷（ENC）的影响，从而分离出各个 噪声成分； 3、加深对电荷灵敏前置放大器噪声ENC的理解，同时熟练掌握电荷灵敏前放的噪声 测试方法以及主放和多道分析仪等常用核仪器的使用。 二、实验原理 核辐射测量中，探测器输出的信号往往较小，需要加以放大再进行测量。其中放大器又分为前置放大器与主放大器两部分。前置放大器的主要作用有两点： 1、提高系统性噪比； 2、减小信号经电缆传送时外界干扰的影响。 探测器将粒子的信息转化成电流或电压信号后直接传入紧跟其后的前置放大器。经前置放大器放大、成型后传输到线性放大器，经后续的电路处理得到粒子的电荷、能量、速度、时间等信息。 前置放大器紧跟探测器，一般直与和探测器做成一体，这样有利于提高信噪比，信号经前放放大，抗干扰能力增强，以方便较远距离的传输。 在能谱和时间测量系统中，前置放大器按输出信号所保留的信息特点，大致可以分为两类。一类是积分型放大器，包括电压灵敏前置放大器和电荷灵敏前置放大器，它有输出信号幅度正比于输入电流对时间的积分，即输出信号的幅度和探测器输出的总电荷量成正比。另一类是电流型放大器，亦即电流灵敏前置放大器，它的输出信号波形应与探测输出电流信号的波形保持一致。 前置放大器有多种，总的来说可以分为积分型放大器（包括电压灵敏前置放大器和电荷灵敏前置放大器）和电流型放大器（主要是电流灵敏前置放大器）。 电荷灵敏前置放大器原理图如下： 图1 电荷灵敏前置放大器原理图 由于前置放大器的噪声将经过主放大器的放大输出，所以其对最后信号的信噪比影响很大，本实验就是要测定前置放大器的噪声系数。前置放大器的噪声主要包括沟道热噪声、输入端串联电阻噪声、晶体管沟道1/f噪声、探测器漏电流散粒噪声、反馈电阻噪声、前放输
音响前置放大器
2013届课程设计说明书模板音响前置放大器 院、部：电气与信息工程学院 学生姓名：鞠纯 指导教师：龙卓珉职称讲师 专业：电子信息工程 班级：电子1102班 完成时间：2013年6月10日
摘要 本文介绍了前置放大的构成、功能、及工作原理。所用芯片是价格便宜的带有真差动输入的LM324四运算放大器。与单电源应用场合的标准运算放大器相比，它们有一些显著优点。该四放大器可以工作在低到3.0伏或者高到32伏的电源下，静态电流为MC1741的静态电流的五分之一。本音响的功能是将输入音频信号进行放大，是一种可普遍用于家庭音响系统、立体声唱机等电子系统中，便于携带，适用性强。 关键词：前置放大；LM324;立体声唱机
ABSTRACT This paper introduce the structure ,function and working principle of the audio.The LM324 are low-cost,quad operational amplifiers withtrue differential inputs.They have several distinc advantages overstandard operational amplifier types in single supply voltages as low as 3.0V or 32V with quiescent currents about one-fifth of thoseassociated with the MC1741. The sound is the function of the input audio signal amplification,is generally available for home audio system,stereo player and other electronic system,convenient carrying,strong applicability. Key word preamplifier amplifiers;LM324;stereo player
正确选择低噪声放大器(LNA)
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
实验二__电荷灵敏放大器
实验二 电荷灵敏放大器 一、 实验目的 1、进一步掌握电荷灵敏放大器的电路结构的特点和工作原理。 2、学习电荷灵敏放大器性能指标的测试方法。 3、掌握电荷灵敏放大器的特点和用途。 二、 实验内容 1、静态工作点测试； 2、上升时间测量； 3、电荷灵敏度测量； 4、非线性测量； 5、噪声特性测量。 三、 实验原理 当给半导体探测器加上反偏压后，如果有射线照射，则在探测器的灵敏区内产生电子-空穴对，其数目与射线粒子在灵敏区内损失的能量E 成正比。这些电子-空穴对被探测器结电容d C 收集，形成电压脉冲，其幅度为：d C Q U =， 这里Q 是收集到的电荷量。 图2-1 电荷灵敏放大器原理图 由于半导体探测器的结电容d C 随外界温度和外界偏压而改变，使得输出信号的幅度不稳定，给能谱测量带来很大困难。为解决此问题，需要使用电荷灵敏放大器。电荷灵敏放大器原理如图2-1所示。其中d C
r C 是放大器的输入电容和分布电容之和。f C 为反馈电容。如将反馈回路的电容等效到输入端，则输入端的总电容为 ()f r d C A C C 01+++。当半导体探测器输出电荷Q 时，在放大器输入端形成的信 号电压为 ()f r d sr C A C C Q U 01+++= 如果满足条件10> A ，()r d f C C C A +> +01，则 f sr C A Q U 0 放大器的输出信号幅度为 f sr sc C Q U A U =× =0 由此可见，只要满足上述条件，电荷灵敏放大器的输出信号幅度就仅与探测器输出的电荷Q 成正比，而与探测器的结电容d C 和放大器的输入电容r C 无关。 输入单位电荷所产生的输出电压值为f sc C U 1 = f C 1 称为电荷灵敏度。由式可见，要提高电荷灵敏度，应选择较小的f C 值。 本实验所用FH1047A 电荷灵敏放大器，其电路原理如图2-2。其中，1T 采用结型场效应管3DJ7G ，它具有极小的栅流，很高的输入电阻，很小的输入电容，这是获得低的噪声所必需的。1T 接成源极接地放大电路。2T 构成共基极放大电路，以获得快的频率响应及实现同相放大。电路采用自举的方法提高共基电路的集电极的动态负载，便于提高电路的开环增益。3T 和4T 构成复合射极跟随器作为输出极，以提高电路的负载能力。反馈电容f C 跨接在输出端与输入端之间，以形成电荷灵敏放大器。由电路图可见，这种反馈是并联电压负反馈。输入端的电阻 f R 接至输出端，从而取得直流负反馈，这样可以提高电路的稳定性。
LINGO软件灵敏度分析灵敏度分析实验报告
. . . .. . . . 2011——2012学年第二学期 合肥学院数理系 实验报告 课程名称：运筹学 实验项目：线性规划的灵敏度分析 实验类别：综合性□设计性□验证性□√ 专业班级： 09级数学与应用数学（1）班 姓名：王秀秀学号： 0907021006 实验地点： 9#503 实验时间： 2012-4-25 指导教师：管梅成绩：
一.实验目的 熟悉LINDO软件的灵敏度分析功能； 二.实验内容 1、求解线性规划 。 12 12 12 12 max z x2x 2x5x12 s.t.x2x8 x,x0 =+ +≥ ? ? +≤ ? ?≥ ? 并对价值系数、右端常量进行灵敏度分析 2、已知某工厂计划生产I，II，III三种产品，各产品需要在A、B、C设备上加工，有关数据如下： 试问答: (1)如何发挥生产能力，使生产盈利最大？ (2)若为了增加产量，可租用别工厂设备B，每月可租用60台时，租金1.8万元，租用B设备是否合算？
(3)若另有二种新产品IV 、V ，其中新产品IV 需用设备A 为12台时、B 为5台时、C 为10台时，单位产品盈利2.1千元；新产品V 需用设备A 为4台时、B 为4台时、C 为12台时，单位产品盈利1.87千元。如A 、B 、C 的设备台时不增加，这两种新产品投产在经济上是否划算？ (4)对产品工艺重新进行设计，改进结构。改进后生产每件产品I 需用设备A 为9台时、设备B 为12台时、设备C 为4台时，单位产品盈利4.5千元，这时对原计划有何影响？ 三. 模型建立 1、数学模型为 12121212 max z x 2x 2x 5x 12 s.t.x 2x 8x ,x 0=++≥?? +≤??≥? 2、设分别生产I ，II ，III 三种产品1x ，2x ，3x 件， （1）数学模型为： 123122123123123 123max z 3x 2x 2.9x 8x 2x 10x 30010x 5x 8x 400s.t.2x 13x 10x 420x x x 0 x ,x x =++++≤?? ++≤?? ++≤??≥???，，，，为整数 （2）数学模型为： 123122123123123123max z 3x 2x 2.9x 188x 2x 10x 30010x 5x 8x 460s.t.2x 13x 10x 420x x x 0x ,x x =++-++≤?? ++≤?? ++≤??≥???，，，，为整数
第二章 思考题与习题
第二章思考题与习题 2.1 简述过程通道的作用、类型和组成。 答：生产过程通道是指在计算机的接口与被控对象（生产过程）之间进行信息传递和信息交换的连接通道，（不包括传感器、变送器和执行机构）。“外围”则包括生产过程输入输出通道和接口两部分。过程通道起到了CPU和被控对象之间的信息传送和变换的桥梁作用。具有两个方面的基本任务： （1）把生产过程中的各种参量和执行机构的运行状态通过检测器件转换为计算机所能接收和识别的信息送入计算机，以便计算机按确定算法进行运算处理。 （2）把计算机根据算术逻辑运算的结果发出的各种控制指令，以数字量或转换成模拟量的形式输出给执行机构（执行机构所能接受的控制信号），从而对被控对象进行自动控制。 过程通道包括模拟量输入通道、模拟量输出通道、数字量输入通道和数字量输出通道4种。其组成如图示： 2.2 在计算机控制系统中，模拟量和数字量输入信息各有哪几种形式？ 答：模拟量输入输入信号主要有传感器输出的信号和变送器输出的信号两类，包括温度、压力、物位、转速、成分等； 数字量输入信号包括各种接点的通断状态的开关信号，如开关的闭合与断开、继电器或接触器的吸合与释放、指示灯的亮与灭、电动机的启动与停止、阀门的打开与关闭等，它们都可以用逻辑值“1”和“0”表示。此外，还包括各类数字传感器、控制器产生的编码数据和脉冲量等（电平高低状态、数字装置的输出数码等）。 2.3 信号调理单元的功能是什么？通常包括哪些电路？ 答：信号调理电路主要通过非电量的转换、信号的变换、放大、滤波、线性化、共模抑制及隔离等方法，将非电量和非标准的电信号转换成标准的电信号。信号调理电路是传感器和A/D之间以及D/A和执行机构之间的桥梁。 传感器输出信号不同，其相应的信号调理电路也不同，一般包括标度变换器、滤波电路、线性化处理及电参量间的转换电路等。 其中：标度变换器是信号调理单元的主要部分，作用是将传感器输出的不同种类和不同电平的被测模拟电信号变换成统一的电流或电压信号。它主要包括放大、电平变换、电隔离、阻抗变换等电路，通常由电桥电路、激励恒流源、仪用放大器、隔离放大器等组成。 2.4 为何常采用电桥作为信号输入电路？ 答：非电信号的检测-不平衡电桥 电桥电路是最常见的标度变换电路之一，也称为测量电桥电路，它结构简单，应用广泛
低噪声前置放大器电路设计步骤
低噪声前置放大器电路设计步骤及相关注意事项 时间：2009-10-14 来源：作者：点击：281 低噪声前置放大器电路设计步骤及相关注意事项 前置放大器是指置于信源与放大器级之间的电路或电子设备，例如置于光盘播放机与高级音响系统功率放大器之间的音频前置放大器。前置放大器是专为接收来自信源的微弱电压信号而设计的，已接收的信号先以较小的增益放大，有时甚至在传送到功率放大器级之前便先行加以调节或修正，如音频前置放大器可先将信号加以均衡及进行音调控制。无论为家庭音响系统还是PDA设计前置放大器，都要面对一个十分头疼的问题，即究竟应该采用哪些元件才恰当？ 元件选择原则 由于运算放大器集成电路体积小巧、性能卓越，因此目前许多前置放大器都采用这类运算放大器芯片。我们为音响系统设计前置放大器电路时，必须清楚知道如何为运算放大器选定适当的技术规格。在设计过程中，系统设计工程师经常会面临以下问题。 是否有必要采用高精度的运算放大器？ 输入信号电平振幅可能会超过运算放大器的错误容限，这并非运算放大器所能接受。若输入信号或共模电压太微弱，设计师应该采用补偿电压(Vos)极低而共模抑制比(CMRR)极高的高精度运算放大器。是否采用高精度运算放大器取决于系统设计需要达到多少倍的放大增益，增益越大，便越需要采用较高准确度的运算放大器。 运算放大器需要什么样的供电电压？ 这个问题要看输入信号的动态电压范围、系统整体供电电压大小以及输出要求才可决定，但不同电源的不同电源抑制比(PSRR)会影响运算放大器的准确性，其中以采用电池供电的系统所受影响最大。此外，功耗大小也与内部电路的静态电流及供电电压有直接的关系。 输出电压是否需要满摆幅？ 低供电电压设计通常都需要满摆幅的输出，以便充分利用整个动态电压范围，以扩大输出信号摆幅。至于满摆幅输入的问题，运算放大器电路的配置会有自己的解决办法。由于前置放大器一般都采用反相或非反相放大器配置，因此输入无需满摆幅，原因是共模电压(Vcm)永远小于输出范围或等于零(只有极少例外，例如设有浮动接地的单供电电压运算放大器)。 增益带宽的问题是否更令人忧虑？ 是的，尤其是对于音频前置放大器来说，这是一个非常令人忧虑的问题。由于人类听觉只能察觉大约由20Hz至20kHz频率范围的声音，因此部分工程师设计音频系统时会忽略或轻视这个“范围较窄”的带宽。事实上，体现音频器件性能的重要技术参数如低总谐波失真(THD)、快速转换率(slew rate)以及低噪声等都是高增益带宽放大器所必须具备的条件。
放大器的种类及作用
放大器的作用： 1、能把输入讯号的电压或功率放大的装置，由电子管或晶体管、电源变压器和其他电器元件组成。用在通讯、广播、雷达、电视、自动控制等各种装置中。 原理:高频功率放大器用于发射机的末级，作用是将高频已调波信号进行功率放大，以满足发送功率的要求，然后经过天线将其辐射到空间，保证在一定区域内的接收机可以接收到满意的信号电平，并且不干扰相邻信道的通信。 高频功率放大器是通信系统中发送装置的重要组件。按其工作频带的宽窄划分为窄带高频功率放大器和宽带高频功率放大器两种，窄带高频功率放大器通常以具有选频滤波作用的选频电路作为输出回路，故又称为调谐功率放大器或谐振功率放大器；宽带高频功率放大器的输出电路则是传输线变压器或其他宽带匹配电路，因此又称为非调谐功率放大器。高频功率放大器是一种能量转换器件，它将电源供给的直流能量转换成为高频交流输出在“低频电子线路”课程中已知，放大器可以按照电流导通角的不同， 将其分为甲、乙、丙三类工作状态。甲类放大器电流的流通角为360o，适用于小信号低功率放大。乙类放大器电流的流通角约等于180o；丙类放大器电流的流通角则小于180o。乙类和丙类都适用于大功率工作丙类工作状态的输出功率和效率是三种工作状态中最高者。高频功率放大器大多工作于丙类。但丙类放大器的电流波形失真太大，因而不能用于低频功率放大，只能用于采用调谐回路作为负载的谐振功率放大。由于调谐回路具有滤波能力，回路电流与电压仍然极近于正弦波形，失真很小。 2、画图的时候，放大或缩小图形的用具。也叫放大尺。 原理:利用光的折射 一、集成运算放大器的分类介绍 下面对不同特性的集成运算放大器进行介绍。 1.通用型集成运算放大器 通用型集成运算放大器是指它的技术参数比较适中，可满足大多数情况下的使用要求。通用型集成运算放大器又分为Ⅰ型、型和型，其中Ⅰ型属低增益运算放大器，Ⅱ型属中增益运算放大器，Ⅲ型为高增益运算放大器。Ⅰ型和Ⅱ型基本上是早期的产品，其输入失调电压在2mV左右，开环增益一般大于80dB。 2.高精度集成运算放大器 高精度集成运算放大器是指那些失调电压小，温度漂移非常小，以及增益、共模抑制比非常高的运算放大器。这类运算放大器的噪声也比较小。其中单片高
正确选择低噪声放大器(LNA)
正确选择低噪声放大器(LNA) 2006-06-05 14:27:39 作者：Maxim 公司来源：电子系统设计 关键字：噪声低频模拟放大 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。
音响混合前置放大器的设计
第一章 绪论 近几年来，计算机技术进入了前所未有的快速发展时期，随着电子信息技术的发展关于音响放大器在电子技术基础中所处的位置越来越重要，它不仅是电子信息类专业的一个重要部分，而且在其他类专业工程中也是不可缺少的。放大器电路做为子系统的应用，发展更是迅速，已成为新一代电子设备不可缺少的核心部件，其现实生活中的运用也是非常普遍和广泛。 在音响放大器的设计过程中，控制其电路的核心部分是几个放大器的设计，其主要包括：话音放大器，混合前置放大器，音调控制器，功率放大器等。电子技术的发展促使话音放大器被广泛应用到一系列放音设备中，混合前置放大器也成为数字电子电路设计和制作过程中不可缺少的部分，例如在信号放大器的设计和无线电遥控电路的设计过程中该部件都是不可缺少的，功率放大器更是设计电子电路的核心。功率放大器的运用使电子产品的成本大大减少，并且有设计简单，易于操作，可靠性好的优点。 对音响放大器设计的目的是为了更好的掌握集成功率放大器内部电路工作原理，学会其外围电路的设计与主要性能参数测量方法以及掌握音响放大器的设计与电子线路系统的装试和调试技术。本次设计分为四个主要步骤：一，构思和设计话音放大器，混合前置放大器，音调控制级和功率放大级。二，根据设计要求和选择的电路通过计算选择元器件和参数，并准确无误的设计好要设计的电路原理图。三，在万能板或在面包板上根据设计电路原理进行元器件的电路安装和精细的调试。四，在安装好的电路板上进行输出功率的测试。 在此次课程设计的编写过程中得到了龙老师和许多实验室老师的大力支持和指导，在此表示感谢。 另外，由于时间仓促和本组成员能力有限，设计中难免出现缺点和不足之处，还敬请各位老师批评和指正。 2011年6月
电荷灵敏前置放大器消除电源噪声的设计_肖海军
第43卷第2期激光与红外Vol．43，No．2 2013年2月LASER＆INFRARED February，2013 文章编号：1001-5078（2013）02-0190-05·电子电路·电荷灵敏前置放大器消除电源噪声的设计 肖海军，张流强，肖沙里，李先仓，黄振华 （重庆大学光电技术及系统教育部重点实验室，重庆400030） 摘要：在高灵敏度光电探测领域，常常采用雪崩二极管（APD）等高增益探测器，这些探测器 通常需要上百伏的工作电压，因此电源噪声对探测器的性能影响很大。针对单光子探测的需 要，论文提出了一种电荷灵敏前置放大器消除电源噪声的设计，通过采用匹配的差分输入，可 以有效抵消电源的共模噪声。论文首先对APD探测器在不同偏压下的结电容进行测试，然后 采用可调电容对APD电容进行匹配，用MultiSim对提出的电路进行了仿真分析，最后制作实 验电路进行了测试和验证。结果表明：差分输入电荷灵敏前置放大器能够有效消除电源噪声 （包括低频噪声和高频噪声），实现高灵敏度的光探测。 关键词：电荷灵敏前置放大器；APD；差分放大；Multisim仿真；电源噪声 中图分类号：TN29文献标识码：A DOI：10．3969/j．issn．1001-5078．2013．02．016 Power supply denoising design for charge-sensitive preamplifier XIAO Hai-jun，ZHANG Liu-qiang，XIAO Sha-li，LI Xian-cang，HUANG Zhen-hua （Key Laboratory of Optoelectronic Technology and Systems attached to Ministry of Education，Chongqing University， Chongqing400030，China） Abstract：High gain photon detectors such as avalanche photo diode（APD）are widely used for high-sensitivity photon detection．However，the high voltage applied to these detectors often makes serious noise．In order to perform high-sen- sitive photon detection，an innovative denoising design for charge-sensitive preamplifier is proposed，which can reduce the power-supply noise by differential amplification．Firstly，the junction capacitance of APD is tested under various bias voltages．Then capacitance matching is made with an adjustable capacitor and circuit simulation is performed with Multisim software．Finally the fabricated circuit is tested．It is shown that the charge-sensitive pre-amplifier with differ- ential input can significantly reduce the power-supply noise（both low frequency and high frequency）and realize high sensitivity． Key words：sensitive charge preamplifier；APD；differential amplification；Multisim simulation；power-supply noise 1引言 高灵敏度光探测器在成像、光谱和光通讯领域有着广泛的应用，随着应用需求的发展，高速和高灵敏度光探测器越来也受到业界的重视，其最新发展就是以单光子探测为标志的新型光探测技术。单光子探测是以探测单个光子形成的电流脉冲为目标并通过光子计数进行光强和光谱分析的高速高灵敏度光探测技术，其核心是高灵敏度光探测器和低噪声前置放大器。目前，单光子探测通常采用雪崩二极管（APD）光探测器，雪崩二极管具有很高的电流增益，但这种高增益必须在上百伏的偏置电压下才能实现，因此电源的微小波动必然对APD的探测信号产生巨大影响［1－2］。 传统的电荷灵敏前置放大器采用的是单端输 基金项目：国家自然科学基金中国工程物理研究院联合基金项目（No．10876044）资助。 作者简介：肖海军（1986－），男，硕士研究生，主要从事光电探测，核探测电路方面的研究。E-mail：navy2010xhj@yahoo．com．cn 收稿日期：2012-07-17；修订日期：2012-08-07
正确选择低噪声放大器
正确选择低噪声放大器 正确选择低噪声放大器 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/，电流噪声密度通常表示为pA/。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，。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。
灵敏度分析5种实例
Max 123234z x x x =++ S.t 123412351523234,,0x x x x x x x x x x +++=?? -+-=??≥? 基变量x1=2，x2=3；非基变量x3=x4= x5=0； 由约束条件得基变量用非基变量表示为71112 1345 2121 23455555x x x x x x x x =--+??=+--? 目标函数中基变量用非基变量代入后981 345 14z x x x =---。 （1）当目标函数中系数i c 变化时（只要考虑最优性条件）： 设目标函数变为Max 123'34z cx x x =++ 目标函数中基变量用非基变量代入672361111234555555555()()()z c c x c x c x =+---+-- 所以如果72355c -，6155c +，1 2 55c -0≥，则符合最优解判别条件，所以目标函数最优性不变611'z c =+，由723c -，6155c +，1 2 55c -0≥解得最优性不变的c 的范围。 否则，即如果超出该范围，则重新用单纯形法求解。 （2）当约束条件右边常数i b 变化时（先考虑可行性条件看最优基是否变化，再考虑）： 设约束条件变为12341235152234,,0x x x x b x x x x x x +++=?? -+-=??≥? 先假设基没有变，所以令非基变量x3=x4= x5=0代入约束条件解得为8 15 8 2 24b b x x ++=??=-? 根据可行性条件，必须12,0x x ≥，解得b 的范围，即在此范围内最优基不变（最优解可能变化，要另外去求）。 否则，即如果超出该范围，则重新用单纯形法求解。 （3）当约束条件中价值系数ij a 变化时（先看可行性条件看最优基是否变化，再考虑最优值）： 设约束条件变为11123412351523 234,,0a x x x x x x x x x x +++=?? -+-=??≥?