Rauscharme Verstärker (LNAs) sind wesentliche Komponenten in Kommunikationssystemen, wo sie schwache Signale verstärken, ohne das Rauschen signifikant zu erhöhen. Transistoren werden in LNAs aufgrund ihrer hohen Verstärkung und ihres hohen Frequenzgangs häufig verwendet.

Prinzipien des Low-Noise Verstärker Design

Das primäre Ziel bei der Entwicklung eines LNA ist es, die Rauschzahl zu minimieren, während eine ausreichende Verstärkung erhalten bleibt. Die Auswahl des Transistors ist entscheidend; Vorrichtungen mit niedrigen Rauschparametern werden bevorzugt. Das Eingangsimpedanzanpassungsnetzwerk ist so ausgelegt, dass die Quellenimpedanz an die optimale Rauschimpedanz des Transistors angepasst wird, wodurch der Rauschbeitrag reduziert wird.

Schlüsselberechnungen für Transistor-basierte LNAs

Die Konstruktion eines LNA umfasst mehrere Berechnungen, einschließlich der Bestimmung des Bias-Punktes, der Eingangsimpedanz und der Rauschzahl.

Beispiel für die Berechnung der Lärmzahl

Angenommen, ein Transistor hat eine minimale Rauschzahl (Fmin) von 0,5 dB, einen äquivalenten Rauschwiderstand (Rn) von 2 Ohm und die Quellenimpedanz (Rs) ist 50 Ohm.

F = Fmin + (4 * Rn / Rs)

Ersetzen der Werte:

F = 0.5 + (4 * 2 / 50) = 0.5 + 0.16 = 0.66 dB

Diese Berechnung hilft bei der Beurteilung der erwarteten Rauschleistung des Verstärkers und leitet das passende Netzwerkdesign.