干擾與噪聲源

發(fā)布時間:2024-01-22
在工業(yè)與自然界中,存在著各種干擾源(噪聲源),如大功率電力電子器件的接入、大功率用電設備的開啟與斷開、雷擊閃電等都會使空間電場和磁場產生有序或無序的變化,這些都是干擾源(或噪聲源)。這些源產生的電磁波或尖峰脈沖通過磁、電耦合或是通過電源線等路徑進入放大電路,各種電氣設備,形成各種形式的干擾。下面是幾種比較典型干擾對信號波形的影響。
干擾源有來自電子系統(tǒng)的外部,也存在在電路和電子系統(tǒng)內部。如電子器件內部由于物理因素產生的電流或電壓噪聲,是電路內部存在的雜散信號,如圖:
這些信號,不能用屏蔽或合理接地等方法加以消除。這種系統(tǒng)內部的噪聲往往成為測量精度的制約因素。如傳感器本身噪聲,決定傳感器的分辨率;放大器輸入為零(短路)時的噪聲大小就限制了放大器能檢測微弱信號的能力;在測控系統(tǒng)中,隨機噪聲還會造成誤輸出或誤動作。所以,干擾和噪聲是弱信號檢測、放大中必須重示的問題,信號/噪聲比(s/n)是放大電路中一個十分重要的指標。
1. 熱噪聲—由導體中的載流子隨熱運動而引起
載流子無規(guī)則的熱運動造成電流大小的波動,該波動電流在導體兩端形成的電位差稱為噪聲熱電壓。一個阻值為r的電阻器(包括晶體管的體電阻、溝導電阻等)在bw帶寬內所產生的熱噪聲電壓的大小可用下式表示:
其中k是玻耳茲曼常數,t 是絕對溫度電阻熱噪聲的功率譜密度:
2.散粒噪聲
由載流子產生與消失的隨機性,使參加導電的載流子數目發(fā)生波動,時多時少,引起電流的瞬時漲落,這稱散粒噪聲。是一種電流噪聲。其噪聲電流表示為:
散粒噪聲的功率譜密度:
它屬于白噪聲(其功率譜密度與工作頻率f 無關時稱白噪聲)。
3. 低頻噪聲(1/f噪聲)
這種噪聲通常存在于晶體管等電子線路中,認為是半導體中的載流子在晶體表面的產生與復合引起,還有待于進一步的深入研究。
噪聲電壓為:
功率譜密度:
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