低噪声前置放大器电路的设计方法

　　其中，指信源电阻；指放大器的噪声电压；指信源电阻的热噪声；指放大器的噪声电流

　　噪声数字(NF)是指输入信噪比与输出信噪比之间的比率的对数，即：

　　上述方程式中的S及N均为功率。

　　PDA麦克风前置放大器电路

　　在这里我们讨论一下如何设计一款适合PDA采用的麦克风前置放大器，正如上文所述，我们必须明白信源是输入前置放大器的信号。首先，我们必须知道以下信息：

　　计划采用的麦克风类型 麦克风输出信号电平 麦克风阻抗及指定阻抗的频率 增益规定，有关增益可能受运算放大器的增益带宽积所限制 输入信号频率范围 噪声规定 例如某种陶瓷麦克风的技术规格如下： 阻抗：2.2k((以1kHz的频率操作) 输出信号：200(Vpp 音频输入频率范围：100Hz至4kHz 热噪声：2nV/(Hz 前置放大器的增益指标：500(非反相)，第一级可达5倍增益，第二级可达100倍增益。 我们引用公式1：

　　等量输入噪声(EIN)＝输入参照噪声总量()×输入频率范围

　　输出噪声=等量输入噪声×增益=545.81nV×5=2.73uV(适用于1级增益)或545.81nV×100=54.58uV(适用于2级增益)。

　　两个放大级的输出噪声总量

　　1伏输出电压的信噪比电平=20×log(1V÷54.58uV)≈85.3dB

　　电路输出噪声总量大约是每一噪声源均方根的平均均方值总和的平方根，此外输出噪声通常绝大部分来自噪声量最大的信源。实际电路如图2所示。

图2 MIC前置放大器电路图 　　请注意，这款电路只适用于单电源供电的设计，其中输入及输出电容器(C1及C4)只是选项，工程师可根据实际情况考虑选用。适用与否取决于用户系统的输入与输出如何连接。若麦克风输出设有直流补偿，那么便需要增设C1输入电容器，以便阻塞直流电信号。输出电容器也可发挥相同的作用。 　　目前市场上出售的麦克风大部分以2k(左右的高阻抗麦克风以及只有几百(的低阻抗麦克风为主，这两类麦克风都可采用上述前置放大器设计。高阻抗高输出麦克风前置放大器较为简单，可以采用非反相或反相放大器配置。由于其频率响应较为平坦，因此无需特别加以均衡，而且输入电平较大，放大器对噪声的要求很低，但高阻抗麦克风对来历不明的噪声及磁场极为敏感。低阻抗低输出麦克风前置放大器也可采用非反相或反相放大器将输入信号放大，频率响应及均衡等方面的要求都与高阻抗高输出的前置放大器大致相同。如果麦克风的输出电平较低，工程师必须注意选用低噪声的运算放大器。如性能较好的低噪声运算放大器应该产生较低的输入参照电压噪声，而且噪声不应超过10nV/((Hz)。