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一个信号链系统的噪声主要来自哪些方面?如何去尽可能的抑制它呢?

yuweiliang 2015-07-01 浏览量:771
一个信号链系统的噪声主要来自哪些方面?如何去尽可能的抑制它呢?
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  • 模拟器件包括电阻,电容,电感,运放······都存在噪声,注意散热,隔离,器件的选型
    • 发布于 2015-07-01
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  • 包括热噪声、散粒噪声、雪崩噪声、闪烁噪声和跳跃噪声,以及数据转换器特有的噪声,例如量化噪声、孔径抖动和谐波失真。

    设计者也必须了解该噪声是可预防的还是不可避免的;如果能够预防,那么如何预防。 

    半导体器件内部噪声:所有电子元件本质上都会产生噪声,包括所有半导体器件和电阻。

    噪声幅值 :所有半导体噪声源都来自于随机过程,所以噪声的瞬时幅值是不可预测的,噪声幅值表现为高斯(正态)分布。


    任何信号的峰-峰值与RMS电压之比(VnP-P/VnRMS)称为峰均比。式1中的6.6是常用的峰均比,这是因为,从概率上讲,高斯噪声源在0.10%时间内产生的峰峰电压是RMS电压的6.6倍。有一点非常重要,相关信号线性相加,而随机信号(比如噪声)以方和根(RSS)的形式几何相加。 

    噪声谱密度:根据谱密度曲线形状的不同,半导体噪声源可分为两类:主要为高频成分的白噪声和主要为低频成分的粉红噪声。

    白噪声的谱密度是均匀的,任何给定带宽区间的能量相等。

    粉红噪声在每十倍频程的能量相等,以功率谱密度表示(图4),功率谱密度与频率成反比,所以也称为“1/f”噪声。


    半导体器件中三种白噪声源为热噪声、散粒噪声和雪崩噪声。 

    热噪声热噪声也称为约翰逊噪声,出现在所有无源电阻元件中,是由于阻性介质中电子的随机布朗运动造成的。热噪声随温度和电阻的增大而增大,往往是高精度数据转换器中最大的半导体噪声源。 无论是分立,还是集成无源电阻元件,都会产生热噪声。热噪声随温度和电阻的增大而增大,热噪声水平不受直流电流的影响。电阻即使处于隔离状态,也总是产生噪声。

    散粒噪声散粒噪声也称为肖特基噪声,当有源器件中的电荷穿越晶体管和二极管中的势垒时,就会产生散粒噪声。这种噪声产生的原因是流过半导体结的电流不平稳,而是由每个电子以随机时间到达形成的。我们从宏观上观察到的直流电流实际上是许多随机的微观电流脉冲的总和。电流的这种随机波动致使散粒噪声呈现高斯白色频谱密度。散粒噪声随电流的增大而增大。

    雪崩噪声雪崩噪声发生在反向击穿模式的PN结,例如齐纳二极管。雪崩击穿期间产生的电流由通过反偏结的随机分布噪声尖峰组成。与散粒噪声类似,雪崩噪声需要电流通过,但通常更强。 

    粉红噪声:粉红噪声的特点是随频率下降而增大。粉红噪声在每十倍频程内的能量相等,所以功率谱密度与频率成反比。之所以称为粉红噪声是因为光学中主要为较低频率的光谱呈现粉红色。所有有源器件和部分无源器件中都存在白噪声。 半导体器件中的两种粉红噪声源为闪烁噪声和跳跃噪声。 

    闪烁噪声闪烁噪声(也称为1/f噪声或接触噪声)是半导体材料缺陷引起电流随机波动而产生的过大噪声。所有类型的晶体管和部分类型的电阻存在闪烁噪声。碳素混合体电阻和扩散电阻是由半导体材料制成的,所以呈现闪烁噪声。闪烁噪声总是与直流电流有关。

     闪烁噪声属于一种具有不同来源的噪声现象,例如:

    1. 双极晶体管中,闪烁噪声是由与基极-发射极结的污染和晶体缺陷相关的电子阱引起的。
    2. JFET中,闪烁噪声是由沟道耗尽层中电子阱载流子引起的。
    3. MOSFET中,表面缺陷是主要原因。

    低于某个频率时,闪烁噪声将超过白噪声,该频率点称为拐点频率(Fc),请参见图5。拐点频率通常在0.1Hz和1kHz之间,随噪声源不同而变化。所有闪烁噪声源以RSS方式相加,在半导体器件的输入或输出作为单噪声源,形成净噪声密度和拐点频率。 粉红噪声在示波器上的形状类似于具有附加低频分量的白噪声。

    跳跃噪声跳跃噪声(也称为突发噪声)是捕获、激发载流子引起的电流低频调制,常见于双极晶体管,其原因与半导体材料中的重金属离子污染有关。之所以称为跳跃噪声是因为通过扩音器播放时会发出“砰砰”的爆破音。跳跃噪声以低于100Hz的速率随机发生,幅值离散,持续时间为1ms至1s。 跳跃噪声密度(ND)随频率下降而增大。 跳跃噪声在示波器上表现为较大、低频、持续时间长的电压阶跃。

    • 发布于2015-07-02
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  • 这个太泛了吧

    电阻  电容  电感 等等 

    高频 低频等等

    • 发布于2015-07-13
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