噪声温度计是通过测量电阻两端的热噪声电压来测量热力学温度的一种新型测温方法,它是目前为数不多的几种直接测量热力学温度的方法之一。其中制约噪声温度计发展的一个重要原因是测量时间和系统偏差,为了减少噪声温度计的测量时间和系统偏差,必须减少系统放大器的噪声背景和非线性失真。由级联放大器模型噪声系数的分析可以看出,前置放大器的低噪声低失真性能最为关键。因此本文的研究重点就是研制一款由分立元件组成的低噪声低失真前置差分放大器。通过分析电子系统内部固有噪声源和晶体管、场效应管的噪声特性,确定前置放大器的主要器件选择依据。详细分析了各种低噪声电路的设计方法,包括差分电路、共源共基电路、低噪声偏置、尾部电流源和反馈电路。对放大器的失真做了详细的分析,描述了失真对放大器输出信号的影响,重点分析了差分放大电路的失真来源以及器件匹配度对失真的影响。为了减小因器件不匹配而产生的失真,设计一种简单易用的场效应管参数测量仪来选取高匹配度的对管。通过合理的选择低噪声元器件,合理的PCB布局,采取适当的防干扰措施,最终研制了一款由JFET等分立元件组成的低噪声低失真前置差分放大器。运用量子电压任意波形合成技术合成标准的双音信号、三音信号对放大器的背景噪声和非线性失真等指标进行了精确测量,放大器背景噪声为1 Hz/n V,非线性系数为0.0075%。