文档介绍：电子系统或电子设备性能很大程度上与噪声和干扰有关,电子电路处理电信号的灵敏度与噪声有关。噪声对有用信号的处理产生了干扰, 特别是当有用信号较弱时, 噪声的影响就更为突出, 严重时会使信号淹没在噪声之中而无法处理。
电子电路的噪声和干扰
一、研究噪声和干扰的必要性
设计人员经常遇到的情况:硬件部分设计出来以后,却发现电路中的噪声太大,不得不进行重新设计和布线。
电子电路的噪声问题更多地依赖于经验去解决, 而不是根据规范的方法和严格的科学计算。但是,避免噪声还是存在一定的设计准则去遵循,并在电路设计开始时,就应该认真考虑与噪声相关的问题。
一、研究噪声和干扰的必要性
电子系统的噪声和干扰
噪声与干扰没有本质区别****惯上从器件外部窜扰进来的, 称为外部噪声(干扰),从器件内部产生的, 称为内部噪声。
PCB调试时频繁遇到噪声称为:
器件噪声、辐射噪声和传导噪声。
干扰源:
自然干扰:天电干扰、宇宙干扰、大地干扰
工业干扰:广播电视、无线基站、工业设备
一、研究噪声和干扰的必要性
电源、器件之间、PCB走线之间的串扰等
(EMI)
现场干扰:个人手机、笔记本、测试仪等
电子系统的噪声和干扰
二、电子电路PCB设计时遇到的噪声种类
三种噪声源:器件噪声、辐射噪声和传导噪声
(一)器件噪声
电阻热噪声(Thermal Noise)
电感噪声
晶体管噪声
场效应管噪声
闪烁噪声(1/f 噪声)
散粒噪声(Shot Noise)
爆米花噪声(popcorn frequency)
放大器噪声等
电阻中的带电微粒(自由电子)在一定温度下受到热激发后,在导体内部作无规则的运动(热骚动)而相互碰撞,两次碰撞之间行进时,就产生一持续时间很短的脉冲电流。许多这样的随机热骚动的电子所产生的这种脉冲电流的组合,就在电阻内部形成了无规律的电流。在一足够长的时间内,其电流平均值等于零,而瞬时值就在平均值的上下变动,称为起伏电流。温度越高, 运动越剧烈。只有当温度下降到绝对零度时, 运动才会停止。自由电子这种热运动在导体内形成非常微弱的电流, 起伏噪声电流流过电阻本身就会在其两端产生起伏噪声电压。
(1)电阻热噪声(Thermal Noise)
由于电阻受热影响,其起伏噪声电压的变化是不规则的, 其瞬时振幅和瞬时相位是随机的, 所以无法计算其瞬时值。只能统计其平均值,一般用电压均方根值表示。为便于运算,把电阻R看作一个噪声电压源(或电流源)和一个理想无噪声的电阻串联(或并联),如图所示。
当实际电路中包含多个电阻时。每一个电阻都将引入一个噪声源。一般若有多个电阻并联时,总噪声电流等于各个电导所产生的噪声电流的均方值相加,若有多个电阻串联时,总噪声电压等于各个电阻所产生的噪声电压的均方值相加。
例:电阻热噪声的计算
结论:电阻越大、温度越高,电阻的热噪声越大。