穩定低噪放晶體管工作點

多數情況下有用信號都是非常微弱的，在這些應用中噪聲系數成了表征晶體管性能優劣的主要參數。本文討論了一種添加并聯電阻來穩定低噪聲放大電路中晶體管工作點的設計方法。

幾乎所有通信系統的接收電路的輸入級都要用到低噪聲放大器(LNA)，作用是放大有用信號的同時避免惡化信噪比。多數情況下有用信號都是非常微弱的，在這些應用中噪聲系數成了表征晶體管性能優劣的主要參數。噪聲系數反映了晶體管引入噪聲的最小值，它不是一個絕對的數值，它與偏移量尤其是輸入匹配條件有關。

正如許多微波教科書中所描述的那樣，為特定的晶體管設計匹配網絡非常容易，工程師僅需了解該晶體管相關偏移點的S和噪聲參數即可。然而如果考慮穩定性就會出現問題。教科書中關于噪聲匹配的標準設計步驟是設置輸入噪聲與輸出增益匹配，沒有太多顧及晶體管工作點的穩定。穩定性的檢驗通常是在設計完成后才進行。

其中rn = Rn/Z0。注意Z0 為晶體管的特征阻抗(通常為50Ω)。以下兩點需要強調：

1、由1式可以看出，從應用的角度來說，F僅由輸入阻抗TS 決定。FMIN, rn, 和ΓM 為晶體管所選的偏移點決定。為了得到最小的噪聲系數FMIN, ΓS應與ΓM相等。

2、F與負載阻抗ΓL無關。

晶體管的穩定性可以由K因子表征，由下式計算：

有了穩定電阻，K因子在所有頻率下都能保持在高于1的安全范圍，晶體管在此應用中表現出無條件的穩定性。噪聲系數僅僅略有變化(十分之一dB之內)。這些變化都可以忽略不計。另外，S11絲毫不受影響。

圖7d則正好與圖7c相反，Rstab并不引入任何直流分量，其頻率響應由電容C決定。因為直流電源通常并聯高值電容(uF量級)，這樣做不會帶來什么麻煩。當電源電壓直接偏置晶體管時，這樣配置的優勢最為明顯。注意Rstab通過一個偏置電感Lc短路，因此直流情況下完全可以忽略。

如果電源電壓過高，則須采用圖7e和7f中的配置。Rstab被用于降低電壓。一旦集電極(漏級)電流固定，電壓的下降幅度就可以定量計算。通過設置集電極(漏級)電流就能借助Rstab使電壓下降預期的幅度，見圖7e。如果還要進一步降低電壓，則可利用Rstab和R1共同實現所需要的阻值。注意兩電阻之間必須連接一個電容，使得Rstab在RF環境中有效地工作。

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