文档介绍：噪声
分类:外部噪声(也称干扰噪声),内部噪声(也称固有噪声)
干扰噪声:由电路和外界之间,甚至是电路自身的不同部分之间多余的相互作用。
预防措施包括:滤波、去耦、隔离、静电和电磁屏蔽、重新定位元件和管脚、采用消声器网络、消除接地回路和采用低噪声供电电源。
固有噪声:源于各种随机现象,例如电阻中电子的热骚动,半导体中电子空穴对随机产生和重组等。
noise can not be eliminated but only be reduced in magnitude,
until it no longer causes interference.
一些概念
噪声:通常指任何会污损或干扰所关心信号的不希望的扰动。
信噪比(SNR):表示噪声存在条件下的信号质量。
信号的均方根(rms)值
噪声的均方根(rms)值
对噪声的关注程度最终依赖于应用对性能的要求,随着运算放大器输入失调误差性能的巨大改善,以及A-D和D-A转换器分辨率的很大提高,噪声在高性能系统的误差预算分析中成为越来越重要的因素。
例: 12位ADC,当最大标定值为10V时。在实际环境中,由传感器产生的信号要求得到相当大的放大,以达到10V的最大标定值,设典型的满刻度传感器输出为10mV,1/,如果放大器仅产生1uV的输入参考噪声,就会使LSB分辨率失效。
噪声特性:
Rms值(均方根值):
均方值
波峰因数(CF):噪声的峰值与噪声的rms值的比值。
CF>1 32%
CF>2 %
CF>3 %
CF> %
,%的时间范围内都会在这个范围内。
物理意义:1Ω电阻中消耗的平均功率。
虽然原则上所有CF的取值都有可能,但是在超出某一给定X后的概率随着X的增加而迅速降低。
高斯噪声:
噪声的求和:

已知两个噪声源和,它们和的均方值:
若和不相关,则:
所以:
表明:如果源的强度是不均衡的,为了使噪声最小,应主要减小强度较大的噪声源。
例:

对于噪声源和, ,
求和:
如果将减小:
与完全消除次要噪声源具有相同的作用。
噪声功率依赖于频带宽度和频带在频谱中所处的位置,噪声功率随频率变化的速率称为噪声功率密度,对电压噪声,记为,对电流噪声,记为:
电压噪声均方值
电流噪声均方值
有:
再次强调:rms的概念是不能与频带的概念脱离的,为了求得rms的值,需要知道频带的下限和上限以及频带内的密度。
噪声频谱
白噪声
白噪声是以均匀的频谱密度来表征的,即, ,其中, , 为常数。
由:
得:
表明:白噪声的rms值会随频带平方根的增加而增加。
...... 1
...... 2
对2式平方:
表明:白噪声功率与频带宽度成正比,而与频带在频谱中的位置无关。
1/f 噪声
功率密度以和的规律变化,其中, 和为常数。
由:
得:
表明:1/f 噪声功率与频带上下限之比的对数成正比,而与频谱在频带中的位置无关。因此,1/f 噪声在每10倍频程上都具有相同大小的功率。
两边同时平方: