第3章 电路的噪声

电子电路噪声分析

电子电路噪声分析 摘要 对于电子线路中所标称的噪声，可以概括地认为，它是对目的信号以外的所有信号的一个总称。最初人们把造成收音机这类音响设备所发出噪声的那些电子信号，称为噪声。但是，一些非目的的电子信号对电子线路造成的后果并非都和声音有关，因而，后来人们逐步扩大了噪声概念。例如，把造成视屏幕有白班呀条纹的那些电子信号也称为噪声。可能以说，电路中除目的的信号以外的一切信号，不管它对电路是否造成影响，都可称为噪声。例如，电源电压中的纹波或自激振荡，可对电路造成不良影响，使音响装置发出交流声或导致电路误动作，但有时也许并不导致上述后果。对于这种纹波或振荡，都应称为电路的一种噪声。又有某一频率的无线电波信号，对需要接收这种信号的接收机来讲，它是正常的目的信号，而对另一接收机它就是一种非目的信号，即是噪声。在电子学中常使用干扰这个术语，有时会与噪声的概念相混淆，其实，是有区别的。噪声是一种电子信号，而干扰是指的某种效应，是由于噪声原因对电路造成的一种不良反应。而电路中存在着噪声，却不一定就有干扰。在数字电路中。往往可以用示波器观察到在正常的脉冲信号上混有一些小的尖峰脉冲是所不期望的，而是一种噪声。但由于电路特性关系，这些小尖峰脉冲还不致于使数字电路的逻辑受到影响而发生混乱，所以可以认为是没有干扰。 当一个噪声电压大到足以使电路受到干扰时，该噪声电压就称为干扰电压。而一个电路或一个器件，当它还能保持正常工作时所加的最大噪声电压，称为该电路或器件的抗干扰容限或抗扰度。一般说来，噪声很难消除，但可以设法降低噪声的强度或提高电路的抗扰度，以使噪声不致于形成干扰。 关键词：电路噪声电路干扰电路信号尖峰脉冲 ABSTRACT In common use, the word noise means unwanted sound or noise pollution. In electronics noise can refer to the electronic signal corresponding to acoustic noise (in an audio system) or the electronic signal corresponding to the (visual)

开电源纹波噪声的产生及抑制

电源纹波噪声的产生及抑制 一、纹波 纹波(ripple)的定义是指在直流电压或电流中,叠加在直流稳定量上的交流分量。它主要有以下害处： 1.1．容易在用电器上产生谐波，而谐波会产生更多的危害； 1.2．降低了电源的效率； 1.3．较强的纹波会造成浪涌电压或电流的产生，导致烧毁用电器； 1.4．会干扰数字电路的逻辑关系，影响其正常工作； 1.5．会带来噪音干扰，使图像设备、音响设备不能正常工作。 二、纹波的表示方法 可以用有效值或峰值来表示，或者用绝对量、相对量来表示； 单位通常为：mV 例如： 一个电源工作在稳压状态,其输出为12V5A，测得纹波的有效值为10mV，这10mV 就是纹波的绝对量，而相对量即纹波系数=纹波电压/输出电压=10mv/12V=0.12%。 三、纹波的测试方法 3.1．以20M示波器带宽为限制标准，电压设为PK-PK(也有测有效值的)，去除示波器控头上的夹子与地线(因为这个本身的夹子与地线会形成环路，像一个天线接收杂讯，引入一些不必要的杂讯)，使用接地环（不使用接地环也可以，不过要考虑其产生的误差），在探头上并联一个10UF电解电容与一个0.1UF瓷片电容，用示波器的探针直接进行测试；如果示波器探头不是直接接触输出点，应该用双绞线，或者50Ω同轴电缆方式测量。 四、开关电源纹波的主要分类 开关电源输出纹波主要来源于五个方面： 4.1.输入低频纹波; 4.2.高频纹波; 4.3.寄生参数引起的共模纹波噪声; 4.4.功率器件开关过程中产生的超高频谐振噪声;

4.5.闭环调节控制引起的纹波噪声。 4.1、输入低频纹波: 低频纹波是与输出电路的滤波电容容量相关。电容的容量不可能无限制地增加，导致输出低频纹波的残留。 交流纹波经DC/DC变换器衰减后，在开关电源输出端表现为低频噪声，其大小由DC/DC变换器的变比和控制系统的增益决定。 电流型控制DC/DC变换器的纹波抑制比电压型稍有提高。但其输出端的低频交流纹波仍较大。要实现开关电源的低纹波输出，必须对低频电源纹波采取滤波措施。可采用前级预稳压和增大DC/DC变换器闭环增益来消除。 低频纹波抑制的几种常用的方法: a、加大输出低频滤波的电感，电容参数。 △●电容上的纹波有两个成分,一个是充放电时的电压升降量，一个是电流进出电容时ESR上的I*R电压降量。 △●通过输出纹波与输出电容的关系式：vripple=Imax/(Co×f)可以看出，加大输出电容值可以减小纹波。 △●或者考虑采用并联的方式减小ESR值,或者使用LOW ESR电容。 b、采用前馈控制方法，降低低频纹波分量。 △●feed forward control(FFC)前馈控制是按照扰动产生校正作用的一种调节方式，主要用于一些纯滞后或容量滞后较大的被控参数的控制。 △●其目的是加速系统响应速度，改善系统的调节品质。 4.2、高频纹波: 高频纹波噪声来源于高频功率开关变换电路 在电路中，通过功率器件对输入直流电压进行高频开关变换后整流滤波再实现稳压输出的，在其输出端含有与开关工作频率相同频率的高频纹波，其对外电路的影响大小主要和开关电源的变换频率、输出滤波器的结构和参数有关； 设计中尽量提高功率变换器的工作频率，可以减少对高频开关纹波的滤波要求。高频纹波抑制常用的方法有以下几种： a、提高开关电源工作频率，以提高高频纹波频率，其纹波电流△I可由下式算 出： 可以看出，增加L值，或者提高开关频率可以减小电感内的电流波动。 b、加大输出高频滤波器，可以抑制输出高频纹波。 c、采用多级滤波。 一般滤波多采用C型、LC型、CLC型，为了更好的抑制纹波，可以采用增加多一级LC滤波。 4.3、寄生参数引起的共模纹波噪声: 由于功率器件与散热器底板和变压器原、副边之间存在寄生电容，导线存在寄生

噪声干扰PCB布线与微小信号的放大

电路中干扰、噪声的应对与微弱信号的测量 摘要：微弱信号常常被混杂在大量的噪音中。噪声的来源多种多样，有来自电路之间的，有电子元器件本身所具有的，也有来自外部环境的。这其中，又分为了好多不同种类，比如电子元器件的噪声，有低频时的1/f噪声，有高频的热噪声等等。本文中分别对其进行介绍。为了消除这些噪声，从而获得正确的信号，就需要对电路采取一些措施。在PCB布局布线时，就有好多细节非常值得我们注意。当然，元器件的选择也是很有讲究的。当然，仅仅对噪声干扰进行抑制并不足以达到检测微弱信号的目的，为此，在设计检测微弱信号的电路时，又有很多重要的方法和注意点值得参考。只有做好这些，才能从噪声中得到可靠、稳定的信号。关键词：噪声；PCB布线；微弱信号检测 一、电路中的干扰与噪声 噪声是电路中相对于信号而言的一些干扰、无用的信号噪声干扰的产生原因有许多,如雷击、周边负载设备的开关机、发电机、无线电通讯等。在对微弱信号处理时，噪声的影响非常重要，必须对其采取措施，否则有用信号将淹没其中，而无法被检测到。具体到噪声来源、噪声特点等方面，噪声有许许多多的类别，下面分别简要对其进行介绍。 1.1低频噪声 低频噪声主要是由于内部的导电微粒不连续造成的。特别是碳膜电阻，其碳质材料内部存在许多微小颗粒，颗粒之间是不连续的，在电流流过时，会使电阻的导电率发生变化引起电流的变化，产生类似接触不良的闪爆电弧。另外，晶体管也可能产生相似的爆裂噪声和闪烁噪声，其产生机理与电阻中微粒的不连续性相近，也与晶体管的掺杂程度有关。 1.2半导体器件产生的散粒噪声 由于半导体PN结两端势垒区电压的变化引起累积在此区域的电荷数量改变，从而显现出电容效应。当外加正向电压升高时，N区的和P区的空穴向耗尽区运动，相当于对电容充电。当正向电压减小时，它又使电子和空穴远离耗尽区，相当于电容放电。当外加反向电压时，耗尽区的变化相反。当电流流经势垒区时，这种变化会引起流过势垒区的电流产生微小波动，从而产生电流噪声。其产生噪声的大小与温度、频带宽度△f成正比。 1.3高频热噪声 高频热噪声是由于导电体内部电子的无规则运动产生的。温度越高，电子运动就越激烈。导体内部电子的无规则运动会在其内部形成很多微小的电流波动，因其是无序运动，故它的

传感器的噪声及其抑制方法

传感器的噪声及其抑制方法 1 引言 传感器作为自控系统的前沿哨兵，犹如电子眼一般将被测信息接收并转换为有效的电信号，但同时，一些无用信号也搀杂在其中。这些无用信号我们统称为噪声。 应该说，噪声存在于任何电路之中，但它对传感器电路的影响却尤为突出。这是因为，传感器的输出阻抗一般都很高，使其输出信号衰减厉害，同时，传感器自容易被噪声信号淹没。因此，噪声的存在必定影响传感器的精度和分辨率，而传感器又是检测自控系统的首要环节，于是势必影响整个自控系统的性能。 由此，噪声的研究是传感器电路设计中必须考虑的重要环节，只有有效地抑制、减少噪声的影响才能有效利用传感器，才能提高系统的分辨率和精度。 但噪声的种类多，成因复杂，对传感器的干扰能力也有很大差异，于是抑制噪声的方法也不同。下面就传感器的噪声问题进行较全面的研究。 2 传感器的噪声分析及对策 传感器噪声的产生根源按噪声源分为内部噪声和外部噪声。 2．1 内部噪声——来自传感器件和电路元件的噪声 2．1．1 热噪声 热噪声的发生机理是，电阻中自由电子做不规则的热运动时产生电位差的起伏，它由温度引发且与之呈正比，由下面的奈奎斯特公式表示： 其中，Vn：噪声电压有效值；K：波耳兹曼常数（1．38×10－23J〃K－1）；T：绝对温度（K）；B：系统的频带宽度（Hz）；R：噪声源阻值（Ω）。 噪声源包括传感器自身内阻，电路电阻元件等。 由公式（1）可见，热噪声由于来自器件自身，从而无法根本消除，宜尽可能选择阻值较小的

电阻。 同时，热噪声与频率大小无关，但与频带宽成正比，即，对应不同的频率有均匀功率分布，故，也称白噪声。因此，选择窄频带的放大器和相敏检出器可有效降低噪声。 2．1．2 放大器的噪声 2．1．3 散粒噪声 散粒噪声的噪声源为晶体管，其机理是由到达电极的带电粒子的波动引起电流的波动形成的。噪声电流In与到达电极的电流Ic及频带宽度B成正比，可表示为： 由此可见，使用双极型晶体管的前置放大器来放大传感器的输出信号的场合，选Ic取值尽可能小。同时，也可选择窄频带的放大器降低散粒噪声电流。 2．1．4 1／f噪声 1／f噪声和热噪声是传感器内部的主要噪声源，但其产生机理目前还有争议，一般认为它是一种体噪声，而不是表面效应，源于晶格散射引起。在晶体管的P－N附近是电子－空穴再复合的不规则性产生的噪声，该噪声的功率分布与频率成反比，并由此而得名。其噪声电压表示为： Hooge还在1969年提出了一个解释1／f噪声的经验公式： 式中，SRH和SVH为相应于电阻起伏和电压起伏的功率噪声密度，V为加在R上的偏压，N 为总的自由载流子数，α叫Hooge因子，是一个与器件尺寸无关的常数，它是一个判断材料性能的重要参数。 对于矩形电阻，总的自由载流子数N＝PLWH，其中，P为载流子浓度，L、W、H为电阻的长、宽、厚。

谈电子电路噪声干扰及其抑制

谈电子电路噪声干扰及其抑制 [摘要]从广义上讲，噪声与干扰是同义词，是指有用信号以外的无用信号。在测量中它严重影响有用信号的测量精度，特别是妨碍对微弱信号的检测。一般来说，噪声是很难消除的，但可以降低噪声的强度，消除或减小其对测量的影响。 【关键词】电子；电路；噪声干扰；抑制 在测量中电子电路噪声干扰严重影响有用信号的测量精度，特别是妨碍对微弱信号的检测。一般来说，噪声是很难消除的，但可以降低噪声的强度，消除或减小其对测量的影响。 1.噪声干扰的来源与耦合方式 1.1形成噪声的三要素 要想设法抑制噪声和干扰，必须首先确定产生噪声的噪声源是什么，接收电路是什么，噪声源和接收电路之间是怎样耦合的，这就是平常所说的形成噪声的三要素，即：噪声源，对噪声敏感的接收电路及耦合通道。然后才能分别采用相应的方法。通常从三个方面加以解决：对于噪声源，应抑制噪声源产生的噪声；对于噪声敏感的接收电路，应使接收电路对噪声不敏感；对于耦合通道，可隔离耦合通道的传输。 1.2噪声的来源 噪声的来源多种多样，归纳起来可分为系统内部元件产生的随机噪声（也称为固有噪声）和系统外部引入的干扰。 固有噪声：电路中各种元器件本身就是噪声源，如电阻的固有噪声主要是由电阻内部的自由电子无规则的热运动造成的。晶体管的散粒噪声、低频噪声等都是固有噪声。 系统外部引入的干扰：其因素较多也较复杂，如50Hz电源谐波所产生的干扰、生产设备所产生的工业干扰等。 1.3噪声的耦合方式 噪声的耦合方式通常有：传导耦合、经公共阻抗耦合和电磁场耦合3种。 1.3.1传导耦合导线经过具有噪声的环境时，拾取到噪声并传送到电路造成干扰。噪声经电路输入引线或电源引线传至电路最为常见。 1.3.2经公共阻抗的耦合通过地线和电源内阻产生的寄生反馈部分。 1.3.3电磁场耦合由感应噪声产生的干扰，包括电场、磁场和电磁感应。电磁场耦合根据辐射源的远近可分为近场感应与远场的辐射。在近场感应中电容性耦合和电感性耦合往往是同时存在。此外，一般高电压回路易产生电容性耦合源；大电流回路易产生电感性耦合源。 2.抑制噪声干扰的方法 抑制噪声干扰必须从产生噪声干扰的三要素出发，找出解决办法。 2.1在噪声发源处抑制噪声 不难理解，在噪声发源处采取措施不让噪声传播出来，问题会迎刃而解。因此在遇到干扰时，无论情况怎样复杂，首先要查找噪声源，然后研究如何将噪声源的噪声抑制下去。工作现场常见的噪声源有电源变压器、继电器、白炽灯、电机运转、集成电路处于开关工作状态等，应根据不同情况采取适当措施，如电源变压器采取屏蔽措施，继电器线圈并接二极管等。 2.2使接收电路对噪声不敏感

为精密模拟电路设计超低噪声正负电源.

为精密模拟电路设计超低噪声正负电源 当今的一些高精密模拟系统需要低噪声正负电压轨来为精密模拟电路供电，这些电路包括模数转换器 (ADC)、数模转换器 (DAC)、双极放大器等等。如何产生清洁、稳定的正负电压轨为噪声敏感型模拟组件供电是摆在我们面前的一个设计挑战。 通常的解决方案是使用一个产生正轨的正降压或者升压开关电源，然后使用线性稳压器进行后期稳压，以减少开关电源形成的电压纹波。使用一个反向开关电源产生负轨。由于高压负低压降稳压器 (LDO) 的产品系列较少，因此我们一般使用一个离散式 LC 滤波器来减弱开关噪声。尽管这种方法有效，但它要求设计人员花费时间来计算 LC 滤波器的精度和长期稳定性。 例如，图 1 所示参考设计便使用了 TPS54x60，其显示了一种更为简单的清洁电压轨生成方法。利用这种电路，通过一个开关转换器来构建正负电压轨。使用两个高电源抑制比 (PSRR)/低噪声 LDO 进行后期稳压，以消除开关噪声。LDO 的噪声性能去除了对于 LC 输出滤波器的需求。 要创建这种参考设计，需使用一个降-升压结构的 +60V 开关转换器来产生一个平衡的+/-输出电压。利用低噪声、高 PSRR LDO（例如：TPS7A30 和 TPS7A49 等），对开关的正负电压输出进行后期稳压。图 2 中，–18V 轨的开关稳压器电压纹波为约 40mV，而 +18V 轨则为 20mV。通过使用 LDO 对 300 kHz 开关稳压器的输出进行后期稳压，电压纹波得到极大减弱。这里，我们使用 60V 开关转换器，因为接地引脚参考至–18V 轨，并且最大 VIN为 30V。在这种配 置中，开关转换器必须承受的最大电压为 48V。请为其宽输入电压、低输出噪声和高 PSRR 选择 LDO。 图 1 参考示意图 图 2 表明 LDO PSRR 性能的示波器屏幕截图。 在今天的医疗、测试测量以及工业控制市场上，随着数据转换器分辨率的提高，或者说随着信号满量程范围的减小，对于更高噪声性能的需求变得越来越重要。表 1 显示了随着数据转换器分辨率的提高，1LSB 电压阶跃减小。或者，随着满量程电压摆动量级的减小，1 LSB 电压阶跃减小。随着 1 LSB 电压值减小，电源产生的噪声影响增加。电源产生的噪声增加了信噪比 (SNR)，从而降低了数据转换器的有效分辨率。例如，由于电源产生的过度噪声，一个 16 位数据转换器会表现得像一个 14 位数据转换器。具体应由设计工程师来决定如何进行噪声和精确度之间的折中。 数据转换器精确度 表 1、LSB 折中考虑

电路噪声的产生及抑制

电路噪声的产生及抑制 电路噪声 对于电子线路中所标称的噪声，可以概括地认为，它是对目的信号以外的所有信号的一个总称。最初人们把造成收音机这类音响设备所发出噪声的那些电子信号，称为噪声。但是，一些非目的的电子信号对电子线路造成的后果并非都和声音有关，因而，后来人们逐步扩大了噪声概念。例如，把造成视屏幕有白班呀条纹的那些电子信号也称为噪声。可能以说，电路中除目的的信号以外的一切信号，不管它对电路是否造成影响，都可称为噪声。例如，电源电压中的纹波或自激振荡，可对电路造成不良影响，使音响装置发出交流声或导致电路误动作，但有时也许并不导致上述后果。对于这种纹波或振荡，都应称为电路的一种噪声。又有某一频率的无线电波信号，对需要接收这种信号的接收机来讲，它是正常的目的信号，而对另一接收机它就是一种非目的信号，即是噪声。在电子学中常使用干扰这个术语，有时会与噪声的概念相混淆，其实，是有区别的。噪声是一种电子信号，而干扰是指的某种效应，是由于噪声原因对电路造成的一种不良反应。而电路中存在着噪声，却不一定就有干扰。在数字电路中。往往可以用示波器观察到在正常的脉冲信号上混有一些小的尖峰脉冲是所不期望的，而是一种噪声。但由于电路特性关系，这些小尖峰脉冲还不致于使数字电路的逻辑受到影响而发生混乱，所以可以认为是没有干扰。 当一个噪声电压大到足以使电路受到干扰时，该噪声电压就称为干扰电压。而一个电路或一个器件，当它还能保持正常工作时所加的最大噪声电压，称为该电路或器件的抗干扰容限或抗扰度。一般说来，噪声很难消除，但可以设法降低噪声的强度或提高电路的抗扰度，以使噪声不致于形成干扰。 电子电路中噪声的产生？如何抑制 这个东西主要是由于电路中的数字电路和电源部分产生的。在数字电路中，普遍存在高频的数字电平，这些电平可以产生两种噪声：1、电磁辐射，就像电视的天线一样，通过发射电磁波来干扰旁边的电路，也就是你说的噪声。2、耦合噪声，指数字电路和旁边的电路存在

电源电路5大常见内部噪声源

噪声重要与否，取决于它对目标电路工作的影响程度。 例如，一个开关电源在3MHz时具有显著的输出电压纹波，如果它为之供电的电路仅有几Hz的带宽，如温度传感器等，则该纹波可能不会产生任何影响。但是，如果该开关电源为RF锁相环（PLL）供电，结果可能大不相同。 为了成功设计一个鲁棒的系统，了解噪声源至关重要。就低压差（LDO）调节器而言，或者说对于任何电路，噪声源都可以分为两大类：内部噪声和外部噪声。内部噪声好比是您头脑中的噪声，外部噪声则好比是来自喷气式飞机的噪声。 今天我们只谈内部噪声。内部噪声有许多来源，各种噪声源都有自己独一无二的特性。内部噪声主要有以下几类：热噪声、1/f噪声、散粒噪声、爆裂或爆米花噪声。 1、热噪声，随机但有通式 在绝对零度以上的任何温度，导体或半导体中的载流子（电子和空穴）会发生扰动，这就是热噪声（亦称约翰逊噪声或白噪声）的来源。热噪声功率与温度成比例。它具有随机性，因而不随频率而变化。热噪声是一个物理过程，可以通过下式计算： Vn = √(4kTRB) k表示波尔兹曼常数（1.38?23 J/K） T表示绝对温度（K = 273°C） R表示电阻（单位Ω） B表示观察到噪声的带宽（单位Hz） 2、粉红浪漫？NO，这里只有1/f 噪声 1/f 噪声来源于半导体的表面缺陷，声功率与器件的偏置电流成正比，并且与频率成反比，这一点与热噪声不同。即使频率非常低，该反比特性也成立；然而，当频率高于数kHz时，关系曲线几乎是平坦的。1/f 噪声也称为粉红噪声，因为其权重在频谱的低端相对较高。 1/f 噪声主要取决于器件几何形状、器件类型和半导体材料，因此，要创建其数学模型极其困难，通常使用各种情况的经验测试来表征和预测1/f 噪声。 一般而言，具有埋入结的器件，如双极性晶体管和JFET等，其1/f 噪声往往低于MOSFET等表面器件。 3、有势垒地方就有散粒噪声 散粒噪声发生在有势垒的地方，例如PN结中。半导体器件中的电流具有量子特性，电流不是连续的。当电荷载子、空穴和电子跨过势垒时，就会产生散粒噪声。和热噪声一样，散粒噪声也是随机的，不随频率而变化。 4、低频噪声——爆米花噪声 爆米花噪声是一种低频噪声，似乎与离子污染有关。爆米花噪声表现为电路的偏置电流或输出电压突然发生偏移，这种偏移持续的时间很短，然后偏置电流或输出电压又突然返回其原始状态。这种偏移是随机的，但似乎与偏置电流成正比，与频率的平方成反比（1/f2）。 5、爆裂噪声，几乎已被消除

运算放大器电路中固有噪声的分析与测量一

运算放大器电路中固有噪声的分析与测量(一) 第一部分：引言与统计数据评论 我们可将噪声定义为电子系统中任何不需要的信号。噪声会导致音频信号质量下降以及精确测量方面的错误。板级与系统级电子设计工程师希望能确定其设计方案在最差条件下的噪声到底有多大，并找到降低噪声的方法以及准确确认其设计方案可行性的测量技术。 噪声包括固有噪声及外部噪声，这两种基本类型的噪声均会影响电子电路的性能。外部噪声来自外部噪声源，典型例子包括数字开关、60Hz 噪声以及电源开关等。固有噪声由电路元件本身生成，最常见的例子包括宽带噪声、热噪声以及闪烁噪声等。本系列文章将介绍如何通过计算来预测电路的固有噪声大小，如何采用 SPICE模拟技术，以及噪声测量技术等。 热噪声 热噪声由导体中电子的不规则运动而产生。由于运动会随温度的升高而加剧，因此热噪声的幅度会随温度的上升而提高。我们可将热噪声视为组件（如电阻器）电压的不规则变化。图 1.1 显示了标准示波器测得的一定时域中热噪声波形，我们从图中还可看到，如果从统计学的角度来分析随机信号的话，那么它可表现为高斯分布曲线。我们给出分布曲线的侧面图，从中可以看出它与时域信号之间的关系。 图 1.1: 在时间域中显示白噪声以及统计学分析结果

热噪声信号所包含的功率与温度及带宽直接成正比。请注意，我们可简单应用功率方程式来表达电压与电阻之间的关系（见方程式1.1），根据该表达式，我们可以估算出电路均方根 (RMS) 噪声的大小。此外，它还说明了在低噪声电路中尽可能采用低电阻元件的重要性。 方程式 1.1：热电压 方程式 1.1 中有一点值得重视的是，根据该表达式我们还可计算出 RMS 噪声电压。在大多数情况下，工程师希望了解“最差条件下噪声会有多严重？”换言之，他们非常关心峰峰值电压的情况。如果我们要将 RMS 热噪声电压转化为峰峰值噪声的话，那么必须记住的一点是：噪声会表现为高斯分布曲线。这里有一些单凭经验的方法即根据统计学上的关系，我们可将 RMS 热噪声电压转化为峰峰值噪声。不过，在介绍有关方法前，我想先谈谈一些数学方面的基本原理。本文的重点在于介绍统计学方面的基本理论，随后几篇文章将讨论实际模拟电路的测量与分析事宜。 概率密度函数： 构成正态分布函数的数学方程式称作“概率密度函数”（见方程式 1.2）。根据一段时间内测得的噪声电压绘制出相应的柱状图，从该柱状图，我们可以大致看出函数所表达的形状。图 1.2 显示了测得的噪声柱状图，并给出了相应的概率密度函数。

电力系统噪声的分类

电力系统噪声的分类 从电磁干扰模式看，噪声可分为差模噪声和共模噪声两类，以及噪声处理。 1.1 差模噪声 又称线间感应噪声、串模噪声或常模噪声。噪声侵入往返在两导线之间，N为噪声源，UN 为噪声电压，IN、IS分别为噪声电流和有用信号。差模噪声可能是由于平行线路间互感的影响、分布电容的相互干扰及工频干扰等原因造成的，这种噪声可采用低通滤波器来抑制，但低频差模干扰却不易被滤波器吸收。 1.2 共模噪声 又称对地感应噪声、纵向噪声或不对称噪声。IN在两条线上流过一部分，以地为公共回路，IS只在往返两条线路中流过，这种噪声是由网络对地电位发生变化而引起的干扰，是造成微机保护、自动装置不正常工作的重要原因。 此外，若导线对地阻抗Z1=Z2，则UN1=UN2，从而IN1=IN2，即此时噪声电流不流过负载ZL，这种噪声就是共模噪声;通常Z1≠Z2，则UN1≠UN2，IN1≠IN2，出现UN1-UN2=UN，IN=UN/ZL，这种噪声就是差模噪声。可见，如发现差模噪声，则首先要考虑导线的阻抗是否平衡。阻抗不平衡对信号的不良影响，与其不平衡程度成比例。 2 噪声干扰的来源及危害 电力系统中噪声干扰的来源，大都是操作引起的噪声干扰、耦合引起的噪声干扰、地磁引起的噪声干扰、直流和厂(站)用电系统操作引起的干扰、大规模集成电路工作时引起的噪声干扰等等。 2.1 操作引起的噪声干扰 当发生高压线路或高压母线空载投入或切断、补偿电容器投切、电容式电压互感器投切、电力系统跳闸等情况时，均可引起瞬时过电压(浪涌)和高频振荡。浪涌电压和高频振荡电流的噪声可达相当大的数值，通过电磁感应、静电感应和公共电路的耦合窜入二次回路，造成对装置的干扰。 运行实践表明，高压瞬变电压的频带为5kHz～10MHz，振荡周期在50μs以内，重复率为1～100次/s、尖峰电压为200～3000V、衰减时间达数秒，严重地威胁了继电保护的正常工作。 2.2 耦合引起的噪声干扰 不同耦合方式产生不同耦合噪声，即电磁耦合、静电耦合和公共阻抗耦合，将产生不同的工业噪声干扰。 电磁耦合产生的干扰是电容式电压互感器(CVT)投人时，通过电磁感应在二次回路中所引起的噪声。变压器绕组和断路器带电部分的分布电容，CVT的分压电容C1、C2，高压线路电感、引线电感及接地网的电阻、电感等形成高频振荡回路。该回路所产生的高频振荡电流，流过接地网和两端都接地的中性线。如果CVT的二次引线与接地网、高压线路平行，则电磁耦合将在二次回路内产生很高的电压，此电压施加在继电保护装置的机壳，将产生高达数千伏的共模噪声。由于电压回路的控制电缆芯间对地阻抗往往不相等，因而在电压二次回路各相间可引起很大的差模噪声。 结合CVT具体安装情况，进一步说明电磁耦合的另一途径。若CVT安装底座对地高2m，高压侧接地线一般垂直进入电缆沟。当CVT投入或进行其它操作时，流过CVT高压侧接地线的高频振荡电流，将在接入装置的二次控制电缆中感应噪声电压。

运放电路噪声与偏置

运放电路噪声与偏置 1.噪声的来源 非反转放大电路主要的噪声来源如下（摘自远坂俊昭《从OP放大器实践电路到微弱信号的处理》）： 从图中可知，噪声主要与下面几个因素有关。 1.1．等效输入噪声电压（En） 等效输入噪声电压定义为，屏蔽良好、无信号输入的的运放，在其输出端产生的任何交流无规则的干扰电压。这个噪声电压折算到运放输入端时，就称为运放输入噪声电压。 En和频率有关，不同频率段的噪声规律不一样，如图。

在计算时，需要分段计算。一般datasheet会给出某个频率段的噪声密度，也有些会给出低频段的噪声值。根据这些指标与自身系统的带宽即可计算得到噪声电压。 1.2．等效输入噪声电流（In） 等效输入噪声电流（In）与等效输入噪声电压类似。 同样datasheet会给出噪声密度指标，根据实际带宽计算得到噪声幅度，由于是一个电流值，还需要乘上所流经电阻的阻值，得到电压噪声幅度。 1.3．电阻热噪声 高于绝对0°（-273℃或Ok）的任何温度下，物质中的电子都在持续地热运动。由于其运动方向是随机的，任何短时电流都不相关，因此没有可检测到的电流。但是连续的随机运动序列可以导致Johnson噪声或热噪声。电阻热噪声的幅度和其阻值有下列关系； 式中，Vn是噪声电压，以V为单位；Kb是玻尔兹曼常数，1.38×10(-23)J/K；T是温度，以K为单位；R是电阻，以Ω为单位；B是带宽，以Hz为单位 当放大电路中有较大电阻，那么热噪声也是主要的噪声源之一。 1.4．噪声的融合 上面列举的几种噪声互相之间是无关的，他们的自乘之和的平方根就是合成的振幅值。噪声幅值在最大噪声幅值1/3以下的成分，影响小于10%，可以忽略不计。 实际电路中根据实际参数计算主要噪声，忽略次要噪声，即可估算得到噪声值。

模拟集成电路复习

1、 研究模拟集成电路的重要性：（1）首先，MOSFET 的特征尺寸越来越小，本征速度越来 越快；（2）SOC 芯片发展的需求。 2、 模拟设计困难的原因：（1）模拟设计涉及到在速度、功耗、增益、精度、电源电压等多 种因素间进行折衷，而数字电路只需在速度和功耗之间折衷；（2）模拟电路对噪声、串扰和其它干扰比数字电路要敏感得多；（3）器件的二级效应对模拟电路的影响比数字电路要严重得多；（4）高性能模拟电路的设计很少能自动完成，而许多数字电路都是自动综合和布局的。 3、 鲁棒性就是系统的健壮性。它是在异常和危险情况下系统生存的关键。所谓“鲁棒性”， 是指控制系统在一定的参数摄动下，维持某些性能的特性。 4、 版图设计过程：设计规则检查（DRC ）、电气规则检查（ERC ）、一致性校验（LVS ）、RC 分布参数提取 5、 MOS 管正常工作的基本条件是:所有衬源（B 、S ）、衬漏（B 、D ）pn 结必须反偏 6、 沟道为夹断条件： ?GD GS DS T DS GS TH H V =V -≤V V V -V ≥V 7、 （1）截止区：Id=0；Vgs

开关电源噪声的产生原因及抑制方法

开关电源噪声的产生原因及抑制方法(1) 2012-03-17 19:36:38 作者：赖有传戴永军来源:电源在线网 关键字：开关电源、电磁干扰、噪声 1引言 开关电源具有线性电源无可比拟的许多优点：体积小，重量轻，效率高等等，但开关电源会产生电磁干扰，尤其是中大功率等级的开关电源干扰更为严重。这是由于开关电源存在着整流谐波、开关频率和它的谐波以及在开关转换中所固有的高速电流和电压瞬变。产生电磁干扰是开关电源本身的特点所决定的，是难以避免的，关键是如何采取有效的措施来减小其干扰程度。 通过对开关电源进行电磁兼容性测试得知，一般有以下四项指标不合格。 CE01100Hz～15KHz电源线传导发射。 CE0315KHz～50MHz电源线传导发射。 RE0125Hz～50KHz磁场辐射发射。 RE0214KHz～10GHz电场辐射发射。 2开关电源电磁干扰产生原因分析 开关电源按主电路型式可分为全桥式，半桥式，推挽式等几种，但无论何种类型的开关电源在工作时都会产生很强的噪声。它们通过电源线以共模或差模方式向外传导，同时还向周围空间辐射。开关电源对由电网侵入的外部噪声也很敏感，并经它传递到其他电子设备中产生干扰。图1是一种最简单的开关电源主电路型式，直流变换式它激单边型开关电源，以此为例分析开关电源的噪声来源。 图1直流变换式它激单边型开关电源主电路电原理图 交流电输入开关电源后，由桥式整流器V1～V4整理成直流电压Vi加在高频变压器的初级L1和开关管V5上。开关管V5的基极输入一个几十到几百千赫的高频矩形波，其重复频率和占空比由输出直流电压VO的要求来确定。被开关管放大了的脉冲电流由高频变压器耦合到次级回路。高频变压器初次级匝数之比也是由输出直流电压VO的要求来确定的。高频脉冲电流经二极管V6整流并经C2滤波后变成直流输出电压VO。因此开关电源在以下几个环节都将产生噪声，形成电磁干扰。 （1）高频变压器初级L1、开关管V5和滤波电容C1构成的高频开关电流环路，可能 会产生较大的空间辐射。如果电容器滤波不足，则高频电流还会以差模方式传导

电子电路噪声和抑制噪声方法

0 前言在当前环境污染中，噪声污染是随着科技水平不断提升而产生的严重污染，伴随着私家车、城市施工等普遍增多，都在一定程度上增加了城市的噪声污染。而噪声污染本身对电子电路的信号传输也会有一定程度上的影响和作用，从而影响电子电路的通讯质量。尽管噪声无法真正消除，但通过相应的调整可以对其进行抑制管控，达到弱化的效果。1 噪声的成因对噪声进行抑制控制，首先就是要对噪声源的位置及产生进行明确。只有了解了相关噪声源的产生位置、产生原因，才能进一步进行具有针对性的实施抑制措施。1.1通过放电产生的噪声此类噪声来源于自然界中的雷电，这种状况下产生的噪声对电子设备的损害程度无法预测，就算普通的开关设备，也极有可能成为放点噪声源。 1.2因为辐射干扰而产生的噪声辐射干扰即通过空间介质，干扰能量的近场感应。此类噪声来源主要在工频、射频和高频大功率传输线上产生，由于上面电流变化较快，在附近形成交变磁场噪声源。1.3特定器件固有的噪声源在组成电路的内部组件中，特定器件自带噪声源，且产生噪声随机。其中主要包括散弹噪声、热噪声和接触噪声等。热噪声主要成因是导体内部自由电子的无规则热运动；散弹噪声则是在晶体管期间中产生的电流噪声，是载流子在通过势垒区时不均匀而引起的电流的微小起伏；接触噪声则是因为两种不同材料之间电子电路噪声和抑制噪声方法 张秀文 深圳国创名厨商用设备制造有限公司 广东深圳 588251 的不完全接触，使电导率发生起伏而产生的干扰信号。这几种噪声源都可看作特定器件的固有噪声源，但在噪声的抑制过程中却可能有所区别。 2 电子电路中噪声的常规监测办法2.1通过观察法进行监测 观察法即通过检测者进行肉眼观察，这种运用饭费十分有限，主要是对电路板的虚焊、漏焊和线之间的短路和断裂、元件安装和是否烧焦等情况进行检查。 2.2通过触摸器件进行监测 触摸法即通过人手对器件进行触摸从而发 现问题的检测方法。通过对机件、机箱、底板进行轻击时产生的噪声震荡加大，则可断定噪声与此电路相关。在电路正常工作时，本身发 热的元器件突然失去热度或过热，产生的噪声 与此器件有关。 2.3通过示波器进行动态观测 通过示波器对电路中的关键点波形进行观察，这种观察是在电路中从后往前慢慢注入测试信号，再根据示波器的输出信号波形来检测异常，若信号波形表现异常，则表明前方电路存在故障。 2.4通过分割法逐级检测 此种方法是对部件进行逐级拆除，找出无 噪声部位，进而寻找并确定噪声来源。在检查 中，应从前往后分离电路，具体可通过在电路板上短线、拔掉部分插件等方式来完成，无噪声的部位即噪声产生的根源所在。2.5用万用表进行静态测量 通过万用表的直流工作电流和电压能对故 障进行检测，可见万用表也能检测噪声，尤其是在现行电路分立元件的监测中，万用表的运用十分广泛。 3 抑制电子电路噪声的有效途径 在电子电路中，噪声对其造成负面效果的大小，取决于噪声与信号相比的相对大小。这种比较通常通过信噪比来表示。对电子电路进行噪声上的优化，应以提升电路输出信噪比为 最终目的。具体可从信号强度的提升和噪声的 降低上进行。因此在相应的选择过程中，应确保信号和噪声的增减差异，以改变整个电路的信噪比，以下是通过减小电路中内部噪声来提升信噪比的具体途径。 3.1在电子电路中运用合适器件 在电子的研制过程中，低噪声电子器件的全用能有效降低噪声污染。以场效应管和晶体管的噪声性能对比为例，结型场效应管在低频和中频区中的电流噪声比晶体管要小很多，原因是场效应管主要以多数载流子来导电，而晶体管在电极和基极之间的电流分布不均，在运行的过程中会产生分配噪声，而载流子从发射结势垒造成的散弹噪声，对冉有栅级与导电沟道的反向电流散弹噪声，但十分微弱。可见，场效应管在低频噪声上相对于晶体管具有较好性能优势。力图在音频放大电路前置放大级中多运用结型场效应管。但高频段的使用中，因为沟道电阻噪声从栅级和够到之间寄生电容感应到栅级，伴随频率的提升而不断变大，因此此时的电流噪声可能比警惕三极管更大。3.2电源滤波器的运用在电子电路中，滤波器作为对电源频率进行选择的期间，职能通过对电源频率进行详尽频率成分的选择，而若有高于此频率成分的信号，则会产生衰竭。因为电源滤波器具有十分有效的降噪功能，因而在当前的市场上出现的五花八门的电源滤波器，在许多电子设备的电源输入端都有安装使用。3.3在电子电路中负反馈的引入负反馈在电子电路中的运用有利有弊，在电子电路中，负反馈对抑制电路内部的噪声具有很好的效果，但对有用信号也会产生抑制影响，相对比则会发现信噪比并无显著提升。在运用负反馈的同时，也会产生如下的负面效果：一是负反馈的引入会在电路中增加一个反馈电阻带来的热噪声；而是在负反馈引入后可能造成电路自激，造成电路无法正常运作。因此，通常在电子电路的噪声抑制中部推荐运用负反馈的办法。4结束语由此可见，对噪声污染进行分析、研究并进行具有针对性的抑制把控，这个过程中应充分运用各种先进科技手段来寻找噪音源，并结合具体的产生原因和环境、应用需求等相关问题进行适当调整，从而战争控制噪声污染，将噪声污染对电子电路的影响和干扰有效的降低和转化。

传感器电路的噪声及干扰来源主要有以下几个原理

传感器电路的噪声及干扰来源 传感器电路很容易接收到外界或内部一些无规则的噪声或干扰信号，如果这些噪声和干扰的大小可以与有用信号相比较，那么在传感器电路的输出端有用信号将有可能被淹没，或由于有用信号分量和噪声干扰分量难以分辨，则必将妨碍对有用信号的测量。所以在传感器电路的设计中，往往抗干扰设计是传感器电路设计是否成功的关键。 1传感器电路的内部噪声 1.1低频噪声 低频噪声主要是由于内部的导电微粒不连续造成的。特别是碳膜电阻，其碳质材料内部存在许多微小颗粒，颗粒之间是不连续的，在电流流过时，会使电阻的导电率发生变化引起电流的变化，产生类似接触不良的闪爆电弧。另外，晶体管也可能产生相似的爆裂噪声和闪烁噪声，其产生机理与电阻中微粒的不连续性相近，也与晶体管的掺杂程度有关。 1.2半导体器件产生的散粒噪声 由于半导体PN结两端势垒区电压的变化引起累积在此区域的电荷数量改变，从而显现出电容效应。当外加正向电压升高时，N区的电子和P区的空穴向耗尽区运动，相当于对电容充电。当正向电压减小时，它又使电子和空穴远离耗尽区，相当于电容放电。当外加反向电压时，耗尽区的变化相反。当电流流经势垒区时，这种变化会引起流过势垒区的电流产生微小波动，从而产生电流噪声。其产生噪声的大小与温度、频带宽度△f成正比。 1.3高频热噪声 高频热噪声是由于导电体内部电子的无规则运动产生的。温度越高，电子运动就越激烈。导体内部电子的无规则运动会在其内部形成很多微小的电流波动，因其是无序运动，故它的平均总电流为零，但当它作为一个元件(或作为电路的一部分)被接入放大电路后，其内部的电流就会被放大成为噪声源，特别是对工作在高频频段内的电路高频热噪声影响尤甚。 通常在工频内，电路的热噪声与通频带成正比，通频带越宽，电路热噪声的影响就越大。以一个1kΩ的电阻为例，如果电路的通频带为1MHz，则呈现在电阻两端的开路电压噪声有效值为4μV(设温度为室温 T=290K)。看起来噪声的电动势并不大，但假设将其接入一个增益为106倍的放大电路时，其输出噪声可达4V，这时对电路的干扰就很大了。 1.4电路板上的电磁元件的干扰 许多电路板上都有继电器、线圈等电磁元件，在电流通过时其线圈的电感和外壳的分布电容向周围辐射能量，其能量会对周围的电路产生干扰。像继电器等元件其反复工作，通断电时会产生瞬间的反向高压，形成瞬时浪涌电流，这种瞬间的高压对电路将产生极大的冲击，从而严重干扰电路的正常工作。 1.5晶体管的噪声 晶体管的噪声主要有热噪声、散粒噪声、闪烁噪声。 热噪声是由于载流子不规则的热运动通过BJT内3个区的体电阻及相应的引线电阻时而产生。其中rbb''''所产生的噪声是主要的。 通常所说的BJT中的电流，只是一个平均值。实际上通过发射结注入到基区的载流子数目，在各个瞬时都不相同，因而发射极电流或集电极电流都有无规则的波动，会产生散粒噪声。 由于半导体材料及制造工艺水平使得晶体管表面清洁处理不好而引起的噪声称为闪烁噪声。它与半导体表面少数载流子的复合有关，表现为发射极电流的起伏，其电流噪声谱密度与频率近似成反比，又称1/f噪声。它主要在低频(kHz以下)范围起主要作用。 1.6电阻器的噪声

电路噪声的产生以及抑制噪声的方法

电路噪声的产生以及抑制噪声的方法 电路噪声 对于电子线路中所标称的噪声，可以概括地认为，它是对目的信号以外的所有信号的一个总称。最初人们把造成收音机这类音响设备所发出噪声的那些电子信号，称为噪声。但是，一些非目的的电子信号对电子线路造成的后果并非都和声音有关，因而，后来人们逐步扩大了噪声概念。例如，把造成视屏幕有白班呀条纹的那些电子信号也称为噪声。可能以说，电路中除目的的信号以外的一切信号，不管它对电路是否造成影响，都可称为噪声。例如，电源电压中的纹波或自激振荡，可对电路造成不良影响，使音响装置发出交流声或导致电路误动作，但有时也许并不导致上述后果。对于这种纹波或振荡，都应称为电路的一种噪声。又有某一频率的无线电波信号，对需要接收这种信号的接收机来讲，它是正常的目的信号，而对另一接收机它就是一种非目的信号，即是噪声。在电子学中常使用干扰这个术语，有时会与噪声的概念相混淆，其实，是有区别的。噪声是一种电子信号，而干扰是指的某种效应，是由于噪声原因对电路造成的一种不良反应。而电路中存在着噪声，却不一定就有干扰。在数字电路中。往往可以用示波器观察到在正常的脉冲信号上混有一些小的尖峰脉冲是所不期望的，而是一种噪声。但由于电路特性关系，这些小尖峰脉冲还不致于使数字电路的逻辑受到影响而发生混乱，所以可以认为是没有干扰。 当一个噪声电压大到足以使电路受到干扰时，该噪声电压就称为干扰电压。而一个电路或一个器件，当它还能保持正常工作时所加的最大噪声电压，称为该电路或器件的抗干扰容限或抗扰度。一般说来，噪声很难消除，但可以设法降低噪声的强度或提高电路的抗扰度，以使噪声不致于形成干扰。电子电路中噪声的产生？如何抑制这个东西主要是由于电路中的数字电路和电源部分产生的。在数字电路中，普遍存在高频的数字电平，这些电平可以产生两种噪声：1、电磁辐射，就像电视的天线一样，通过发射电磁波来干扰旁边的电路，也就是你说的噪声。2、耦合噪声，指数字电路和旁边的电路存在一定的耦合，噪声可以直接在电器上直接影响其他的电路，这种噪声更厉害。电源上存在的噪声：如果是线性