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- ELETTRONICAOGGI 435 - APRILE 2014
ANALOG/MIXEDSIGNAL
LNA
Preamplificatore lownoise:
concetti di base
U
n LNA è uno stadio chiave inserito di solito nella parte
anteriore di un circuito radio-ricevitore. Per quantificare
la rumorosità di un sistema elettronico viene in aiuto la cifra
di rumore. La cifra di rumore di un amplificatore multista-
dio dipende soprattutto dai primi stadi e da qui il nome di
amplificatori a basso rumore. Unbuon LNAdeve avere una
cifradi rumoremoltobassa (nell’ordinedi 1dB) eunelevato
guadagno (per esempio 20 dB). Di solito per realizzare LNA
vengonoutilizzati JFET impiegati nel regimedi alta corrente,
taleda ridurre il rumoredi shot dovuto ai portatori di carica
quando attraversano una barriera di potenziale.
L’amplificatore a basso rumore opera sempre in classe A,
generalmente al 15-20%della sua correntemassima utile.
Caratteristiche di un LNA
Un LNA deve avere un elevato guadagno, ma in questo
caso si parla di guadagno di potenza, dato che per esempio
sull’antenna arriva una potenza; valori tipici richiesti posso-
no variare da 12 dB a 20 dB. É difficile ottenere un guada-
gno elevato, sia per problemi di rumore sia di
linearità e stabilità. Un guadagno di 20 dB può
sembrarepiccolomasi deve tenerpresenteche
esso attenuerà il rumore degli stadi successivi,
di un fattore pari al suo quadrato. Il rumore in
un LNA dipende molto dalle tecnologie e dalle
applicazioni; si preferisce lavorarecon la tecno-
logiabipolareoconquellaadarseniurodi gallio
(GaAs) perché garantiscono forti riduzioni di
rumore. Un fattore da tener conto nell’ambito
degli LNA è il THD (distorsione armonica totale)
che non ha grande peso nel processo di demo-
dulazione perché, anche se vengonogenerate armonichedi
ordinesuperiore, ci saràsempreunfiltroabandastrettache
provvederà a eliminarle. La distorsione che crea problemi
è invece quella di intermodulazione. Infatti può accadere
che il canale da ricevere sia di livello piuttosto basso e che
nelle vicinanze (anche a distanza di 7, 8 canali) vi siano
canali con livelli di potenza molto più alti. In un amplifica-
tore reale, per potenze sufficientemente elevate il guadagno
tende ad abbassarsi, la potenza di ingresso per cui il valore
del guadagno di potenza scende di 1 dB è definito punto di
compressione a 1dB (Fig. 1).
Il design
La progettazione di un low-noise pre-amplifier è abbastan-
za delicata in quanto, come descritto in precedenza, deve
tener conto di alcuni fattori quali la distorsione e il rumore.
Una possibile soluzione può essere rappresentata dalla
configurazione a emettitore comune. Il transistor è adattato
ed è anche nelle migliori condizioni per quanto riguarda il
MaurizioDi PaoloEmilio
Unpre-amplificatoreabasso rumore (LNA) èun
dispositivoelettronicocheamplificaun segnale
analogicoe rappresentaunodegli elementi di
basedi qualsiasi sistemadi comunicazione.
Generalmenteè lo stadiocheanticipa l’amplificatore
adaltapotenza. Guadagno, figuradi rumore, non
linearitàe impedenza sono i quattroprincipali
parametri nellaprogettazionedi LNA
Fig.1–Puntodi compressione
