(完整版)电子电路的噪声研究毕业设计 下载本文

比;而输出端的散粒噪声电流与集电极电流IC成正比。

c.闪变噪声(1f噪声):主要是来自于晶体缺陷、表面态或表面不稳定性所引起的复合电流的涨落,其噪声电流均方值与频率f的次方成反比,α值对同一种半导体而言是确定的,一般为(0.8~1.5。)为了降低1f噪声,就需要提高晶体材料的质量和改善工艺过程等;通过采取一些措施后,可以把1f噪声控制到很小。而且闪变噪声只在低频时起作用。 (3)场效应管:

场效应管是根据三极管的原理开发出的新一代放大元件,有3个极性,栅极,漏极,源极,它的特点是栅极的内阻极高,采用二氧化硅材料的可以达到几百兆欧,属于电压控制型器件。场效应管场效应晶体管(Field Effect Transistor缩写(FET))简称场效应管.由多数载流子参与导电,也称为单极型晶体管.它属于电压控制型半导体器件.。它具有具有输入电阻高(100MΩ~1 000MΩ)、噪声小、功耗低、动态范围大、易于集成、没有二次击穿现象、安全工作区域宽、热稳定性好等优点。 3.3低频噪声和电路板上电磁原件的干扰

低频噪声产生原因虽然目前还没有定论,但很多理论认为是由于电阻在制造过程中,由于内部的导电微粒不连续造成的。特别是碳膜电阻,其内部的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类似的爆裂噪声和闪烁噪声(1f),其产生的机理和电阻中微粒的不连续性相近,也和晶体管的参杂程度有关。如图3-5所示,为爆裂噪声波形图和3-6低频噪声波形图:

图3-5 爆裂噪声波形

图3-6 低频噪声波形图

另外在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的电磁能量,其能量会对周围的电路产生干扰。而象继电器等元件是反复工作的,其在通、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。[2]

4噪声的量度

4.1信噪比

信噪比的概念首先是在无线电通信中提出来的。接收机输出功率可分

成两部分:信号功率和噪声功率。理论上和实践中经常要考虑信号功率与噪声功率的比值,这个比值就叫做信噪比。,通常用η表示η= 信号功率噪声功率 = SN,譬如在测量中经常把(μ2σ2)作为信噪比,这里μ是质量特征值的平均值σ是样本方差。通常把这些量取常用对数再放大10倍作为信噪比,仍记为η,但这时的单位是分贝(dB),把μ说成为信噪比的分贝值。譬如信噪比这个量,通常都是越大越好。 4.2噪声系数

实际电路的输入信号通常混有噪声。为了说明信号的质量,可以用信号功率S与其相混的噪声功率N之比(即SN)来衡量,并称比值SN为信噪比。显然,信噪比越大,信号的质量越好。

线性电路的噪声系数Nf定义为:在标准信号源激励下,输入端的信噪比SiNi与输出端的信噪比SoNo的比值,上述定义中标准信号源是指输入端仅接有信号源及其内阻Rs,并规定该内阻在温度T=290K时所产生的热噪声为输入端的噪声源。

噪声系数通常也用dB表示:Nf(dB)=10lg(NoKpNi),其中Kp是功率增益。 4.3噪声温度

噪声温度也是一种衡量线性电路本身噪声性能的指标。如果将线性电路输出端的噪声功率ΔNm除以额定功率增益Kpm后折算到输入端,并且用信号源内阻Rs在假想温度Tn时所产生的额定噪声功率来等效,于是有噪声的电路就可以看成一个理想的无噪声电路,则称这个假想温度Tn为线性电路的等效噪声温度或简称噪声温度。显然,电路内部噪声越大,噪声温度越高,反之则越低。

源内阻Rs在Tn时产生的额定噪声功率Nim=kTnBn,根据Tn的定义则有:有:Nim NmKpm=kTnBn.则Tn可表示为:Tn= NmKpmBnk噪声温度可噪声

系数之间可以互换,可得:Nf=1+TnT.表明对理想的无噪电路,由于Nf=1,故其噪声温度为零。Nf越大,电路的噪声温度越高。

噪声温度和噪声系数都能用来表征电路的噪声性能。通常,当电路内部噪声较大时,采用噪声系数比较方便。而对于低噪声器件和低噪声电路,在衡量或比较它们的噪声性能时,则用噪声温度比较合适,比如有两个低噪声放大器,其噪声系数分别为1.05和1.025,噪声性能似乎相差不大,但用噪声温度表示时,则分别为14.5K和7.25K,即相差一倍,可见,在低噪声场合用噪声温度,其噪声性能的差异反映在数量变化上比较明显。 4.4分贝单位

在电子工程中最常用到的一个单位是分贝(dB),它的定义是两功率之比再取对数,即为分贝(B)作为单位。但是在应用上为了处理方便,取分贝的110为辅助单位,称为分贝(dB)。[5]

表4.1分贝比值

比值 DB数 比值 DB数 -80 3 1 -60 2 6 1 -40 3 9.5 1 -20 5 14 5噪声干扰的路径

形成电磁噪声干扰有三个因素:即噪声源、耦合通道以及接收噪声的电子电路。上面我们已谈到噪声源。下面谈一下噪声的耦合方式,即通道。

噪声的主要耦合方式, 即通道的性质有以下六种:传导耦合、静电耦合、经过公共阻抗的耦合、漏电流耦合、远场辐射耦合。 5.1噪声的耦合方式

噪声的耦合方式主要有公共阻抗耦合、直接耦合、电容耦合、电磁感