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电路中常见的内部噪声及外部噪声源

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3 MHz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。

  噪声重要与否,取决于它对方针电路作业的影响程度。

  例如,一个开关电源在3 MHz时具有明显的输出电压纹波,假如它为之供电的电路仅有几Hz的带宽,如温度传感器等,则该纹波或许不会发生任何影响。可是,假如该开关电源为RF锁相环(PLL)供电,成果或许大不相同。

  为了成功规划一个鲁棒的体系,了解噪声源至关重要。就低压差(LDO)调节器而言或者说任何电路,噪声源都能够分为两大类: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

  关于电子电路,内部噪声是指任何电子器材内部发生的噪声,外部噪声则是指从电路外部传到电路中的噪声。

  

 

  图1. 显现内部和外部噪声源的简化LDO框图

  内部噪声有许多来历,各种噪声源都有自己绝无仅有的特性。内部噪声首要有以下几类:热噪声、1/f噪声、散粒噪声、爆裂或爆米花噪声。图2显现了一个典型器材的噪声怎么随频率而改变,以及各类噪声对总噪声的奉献。从1/f区到热区的跃迁点称为转机频率。

  

 

  图2. 典型噪声功率与频率的联系

  热噪声,随机但有通式

  在肯定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,这便是热噪声(亦称约翰逊噪声或白噪声)的来历。热噪声功率与温度成份额。它具有随机性,因而不随频率而改变。热噪声是一个物理进程,能够经过下式核算:

  Vn = √(4kTRB)

  k表明波尔兹曼常数(1.38−23 J/K)

  T表明肯定温度(K = 273°C)

  R表明电阻(单位Ω)

  B表明观察到噪声的带宽(单位Hz,电阻上测得的均方根电压也是进行丈量的带宽的函数)

  粉红浪漫?NO,这儿只要1/f 噪声

  1/f 噪声来历于半导体的外表缺点,声功率与器材的偏置电流成正比,而且与频率成反比,这一点与热噪声不同。即便频率十分低,该反比特性也建立,但是,当频率高于数kHz时,联系曲线简直是平整的。1/f 噪声也称为粉红噪声,由于其权重在频谱的低端相对较高。

  1/f 噪声首要取决于器材几许形状、器材类型和半导体资料,因而,要创立其数学模型极端困难,一般运用各种情况的经历测验来表征和猜测1/f噪声。

  一般来说,具有埋入结的器材,如双极性晶体管和JFET等,其1/f 噪声往往低于MOSFET等外表器材。

  有势垒的当地的就有散粒噪声

  散粒噪声发生在有势垒的当地,例如PN结中。半导体器材中的电流具有量子特性,电流不是接连的。当电荷载子、空穴和电子跨过势垒时,就会发生散粒噪声。像热噪声相同,散粒噪声也是随机的,不随频率而改变。

  低频噪声——爆米花噪声

  爆米花噪声是一种低频噪声,好像与离子污染有关。爆米花噪声表现为电路的偏置电流或输出电压忽然发生偏移,这种偏移继续的时刻很短,然后偏置电流或输出电压又忽然回来其原始状况。这种偏移是随机的,但好像与偏置电流成正比,与频率的平方成反比(1/f2)。

  爆裂噪声,简直已被消除

  爆裂噪声和爆米花噪声相同,也是一种低频噪声,好像与离子污染有关。但由于现代半导体工艺技术的洁净度十分高,爆裂噪声简直现已被消除,不再是器材噪声的一个首要因素。

  外部噪声外部噪声源远多于内部噪声源,包含以下几类:

  • 耦合到灵敏电路中的电磁场。

  • 导致压电资料发生搅扰沟通电压的机械冲击或振荡。

  • 来自其他电路,经过电源或规划欠安的PCB布局布线传导或辐射到电路中的噪声。

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