I sistemi elettrici sono composti da una miriade di componenti e le variazioni di tensioni e correnti possono causare il cosiddetto rumore. Molti sistemi, in particolare le comunicazioni wireless, utilizzano un amplificatore o preamplificatore a basso rumore per aumentare il segnale e ridurre il rumore. Un amplificatore a basso rumore è parte integrante di molte applicazioni, come i telefoni cellulari e le reti locali wireless (WLAN). I ricevitori e le antenne utilizzano la funzione di un amplificatore a basso rumore per mantenere il rapporto segnale-rumore (SNR) di una particolare applicazione.
Amplificatori e preamplificatori variano in dimensioni e potenza da un’applicazione all’altra. Ad esempio, un amplificatore a basso rumore utilizzato in un’applicazione militare come gli intercettori di segnale consumerà grandi quantità di energia e sarà generalmente piuttosto grande. Quando viene utilizzato nell’industria dell’elettronica di consumo, tuttavia, è preferibile un amplificatore a basso rumore che funziona a bassa tensione e si integra facilmente.
Un amplificatore a basso rumore può essere sviluppato per conformarsi a una varietà di parametri. I più importanti di questi parametri includono i livelli di consumo energetico, il guadagno e la figura di rumore. Un amplificatore combinato con un mixer costituisce la maggior parte dei ricevitori a radiofrequenza (RF). Lo scopo dell’amplificatore è ricevere e amplificare il segnale in ingresso e inviarlo al mixer, che esegue la conversione di frequenza.
Il rumore eccessivo è un problema inerente a tutte le comunicazioni wireless ed è prodotto sia dai componenti elettrici stessi che dall’ambiente esterno. Affinché un amplificatore a basso rumore sia efficace nell’amplificare un segnale senza introdurre troppo rumore, l’amplificazione del primo stadio deve essere elevata, così come il guadagno. Il bilanciamento della figura di rumore e del guadagno di potenza consente a un amplificatore a basso rumore di facilitare la ricezione e la trasmissione di segnali in un ambiente a bassa potenza o alto rumore.
La stabilità alla frequenza desiderata per un particolare progetto è un altro dei parametri chiave costantemente considerati. Anche l’utilizzo di potenza e la dissipazione vengono testati e messi a punto per le prestazioni durante la costruzione di amplificatori. L’ingresso e l’uscita dell’amplificatore sono progettati per corrispondere nel modo più preciso possibile per evitare disallineamenti che potrebbero compromettere la funzionalità del dispositivo. I carichi di ingresso sugli amplificatori a basso rumore sono in genere tutt’altro che ideali, con variazioni spesso causate da fattori quali fluttuazioni ambientali e filtri di ingresso. Tutti i componenti di un amplificatore a basso rumore devono essere ottimizzati per fornire le migliori prestazioni possibili bilanciando i parametri di ciascuna variabile.