Trong hình 2.13, mô tả sơ đồ khối của bộ khuếch đại tạp âm thấp sử dụng mạng hai cổng thường dùng trong các thiết kế. Theo sơ đồ này, có thể thấy bộ khuếch đại cao tần tạp âm thấp sẽ bao gồm mạch phối hợp trở kháng lối vào và mạch phối hợp trở kháng lối ra. Mạch phối hợp trở kháng được thiết kế với các thành phần linh kiện tập trung như L, C hoặc phân bố (như đường truyền vi dải,…), tùy thuộc vào tần số thiết kế, mục đích sử dụng của bộ khuếch đại. Đối với thành phần mạng 2 cổng trong thiết kế thực tế là các linh kiện tích cực đảm bảo hệ số khuếch đại tín hiệu. Các bộ khuếch đại cao tần thường lựa chọn các transistor phù hợp như BJT hoặc FET thông qua tần số làm việc và hệ số tạp âm nội của nó.
2.2.2.1. Hệ số tạp âm
Hệ số tạp âm là một đại lượng quan trọng trong việc xác định tạp âm của hệ thống nói chung và máy thu nói riêng, thường được ký hiệu là F [1]. Theo như (1.16b), chương 1, hệ số tạp âm được định nghĩa là tỷ lệ công suất tín hiệu trên tạp âm tại lối ra (SNRin) trên tỷ lệ công suất tín hiệu trên tạp âm lối ra (SNRout) tương ứng:
out in n SNR SNR F (2.54)
Đối với một hệ thống không có tạp âm khi SNRin = SNRout, tức là công suất tạp lối ra phụ thuộc hoàn toàn vào công suất tạp âm lối vào. Do đó, hệ số tạp âm Fn = 1 hay 0 dB.
các hiện tượng như gây méo tín hiệu, phát sinh tạp âm không mong muốn, làm giảm công suất truyền, gây quá tải và đặc biệt là gây hỏng thành phần linh kiện khuếch đại do hiện tượng tự kích. Do đó, việc đánh giá tính ổn định của thành phần linh kiện khuếch đại trước khi đi vào thiết kế, chế tạo bộ khuếch đại là quan trọng và cần thiết. Thiết kế bộ khuếch đại cao tần tạp âm thấp dựa trên mạng 2 cổng mang đến ưu điểm lớn khi sử dụng các tham số tán xạ [S] để đơn giản cho việc tính toán đánh giá độ ổn định.
Độ ổn định của linh kiện khuếch đại được đánh giá dựa trên hai hệ số kiểm tra là K và ΔS, và phải đảm bảo thỏa mãn đồng thời điều kiện của hai hệ số này.
21 12 2 2 22 2 11 2 1 S S S S S K (2.55) 21 12 22 11S S S S S (2.56)
Thành phần linh kiện khuếch đại sử dụng trong mạch đạt độ ổn định vô điều kiện khi đảm bảo hệ sốK 1và ΔS < 1. Khi không đảm bảo hai điều kiện K và ΔS, thành phần linh kiện khuếch đại không đảm bảo độ ổn định vô điều kiện. Khi đó, để xác định độ ổn định sẽ dựa vào vòng tròn ổn định trên đồ thị Smith. Một trong những phương thức phổ biến để đảm bảo thành phần linh kiện khuếch đại đạt độ ổn định vô điều kiện là sử dụng các điện trở trong mạch khuếch đạinhư (Hình 2.14)[7].