人们经常谈论电路中的噪声。便宜的运算放大器是嘈杂,运行马达可以创建噪声上的供应,和大量的模拟电路的处理的信号对噪声比(即:试图保持噪声地板低)。
我的直觉是,噪声是在我们不感兴趣的频率处出现的信号。(这可能是正确的,也可能是不正确的。)但是,我不知道这种噪声来自何处。
电气噪声如何出现?是什么产生的?我如何摆脱它?
人们经常谈论电路中的噪声。便宜的运算放大器是嘈杂,运行马达可以创建噪声上的供应,和大量的模拟电路的处理的信号对噪声比(即:试图保持噪声地板低)。
我的直觉是,噪声是在我们不感兴趣的频率处出现的信号。(这可能是正确的,也可能是不正确的。)但是,我不知道这种噪声来自何处。
电气噪声如何出现?是什么产生的?我如何摆脱它?
Answers:
不需要的频率处的功率存在可以轻松地滤除。问题在于您感兴趣的频率处是否存在功率,因为无法将其滤除。
有几种主要的噪声源。不过,这取决于您在说什么环境-在信噪比的情况下,诸如干扰或串扰之类的东西可以视为噪声,但是当您构建“低噪声放大器”时,这是指固有的噪声源。
不可避免的噪声源之一就是热噪声。任何不位于绝对零位置的物体的行为都像黑色物体,并辐射电磁辐射。对于远程RF通信来说,这是一个问题,因为来自地面,建筑物等的黑体辐射会出现在感兴趣的频带中,并在可以接收的信号电平上打上“底线”。这种噪声在80 GHz左右或多或少是平坦的,因此噪声功率仅与带宽和温度成正比。电子产品中的热噪声称为约翰逊噪声。约翰逊噪声是由于电子(或其他电荷载流子)不是绝对为零而在周围摆动而产生的。可以将其建模为与电路中每个电阻器串联的电压源或与之并联的电流源。约翰逊噪声与带宽,温度和电阻成正比。
散粒噪声是一种非常不同的噪声,当电荷跨过间隙(真空管)或通过半导体结(二极管,BJT)移动时会发生。由于电荷载流子是离散的(可以计数),因此必须以这些量化单位来测量电荷。当电流流动时,整数个电荷载流子将移动,以随机间隔到达。对于大电流,波动很小,基本无法检测到。但是,对于非常小的电流,电流将以一系列“脉冲”流动,每个电子一个。结果,散粒噪声成为低信号电平下的大问题。散粒噪声为白色;这意味着它与频率无关,总噪声功率与带宽成正比。
闪烁噪声,或 1 / f噪声是另一种不同类型的噪声。除约翰逊噪声和散粒噪声外,这种情况还会在电子设备中发生。闪烁噪声称为1 / f噪声,因为噪声功率与频率的倒数成正比-在低频时较高,而在高频时较低。通常,闪烁噪声取决于直流电平。
其他噪声源则不太常见,例如雪崩噪声。雪崩噪声是由雪崩击穿引起的。在雪崩击穿期间,流动的电子释放更多的电子,并产生指数增长的电流。诸如雪崩光电探测器之类的设备利用此效应通过将设备偏置在雪崩击穿边缘上来检测少量光子,因此,撞击探测器的少量光子将释放足够的电子来触发击穿。雪崩击穿期间的电流非常嘈杂。实际上,它是如此嘈杂,以致雪崩二极管被用作RF噪声源来测试各种RF组件。
串扰,干扰和互调也是有害信号的来源,但从技术上讲,这些不是噪声。串扰和干扰是来自外部源的有害信号。互调来自非线性,并导致同一介质中的相邻通道相互叠加。当试图并行传输大量信道时,这是一个主要问题,因为它们相互混合。通常,这是2 Fa-Fb。例如,如果我在1 MHz上以1 kHz间隔发送两个信道,则我在1.000 MHz上发送1.000 MHz。IMD意味着我将在2 * 1.000-1.001 = 0.999 MHz和2 * 1.001-1.000 = 1.002 MHz上获得一些功率,这将干扰相同间距的相邻信道。