【正文】 .................................................... 14 抑制和減少輸入端偏置電路的噪聲 ................................................................................ 14 通過對路徑的控制來克服噪聲干擾 ............................................................................... 15 選擇合理的接地點 .............................................................................................. 15 加入校正電路 ..................................................................................................... 16 根據(jù)不同的工作頻段、參數(shù)選擇適當?shù)姆糯箅娐?: ................................................ 16 合理選取級間藕合也可以抑制噪聲 ...................................................................... 17 通過 處理接收方來減小噪聲干擾 ................................................................................... 17 屏蔽接收端 ........................................................................................................ 17 靜電屏蔽 ............................................................................................................ 17 電磁屏蔽 ............................................................................................................ 18 加入濾波電容和補償電路 ................................................................................... 18 其他克服噪聲干擾的方法 ............................................................................................. 19 對稱消除噪聲法 ................................................................................................. 19 濾波方法 ............................................................................................................ 20 1 隨著人們生活水平的提高，各種家電 ，手機、電視、電腦等高精度電子產(chǎn)品已經(jīng)走進了普通百姓的家庭，成為人們生活不可缺的電子產(chǎn)品。而電子電路的噪聲抑制也應經(jīng)成為一個必須解決的問題，因為電子噪聲造成的危害是無法估量的，輕則使電子設備或系統(tǒng)的工作性能等級下降，重則使人們的名財產(chǎn)受到嚴重威脅。因此電子電路中的噪聲已經(jīng)成為一個亟待解決的問題。 所謂噪聲，是指出有用信號以外的一切不需要的信號以及各種電磁騷動的總成。噪聲與干擾是同義詞，沒有本質(zhì)區(qū)別，而習慣上將外部來的稱為干擾，內(nèi)部產(chǎn)生的稱為噪聲。從原理上說，任何電子線路都有噪聲，但一 般情況下電子電路中的噪聲強度都很弱，因此它的影響主要出現(xiàn)在有用信號比較弱的場合，如接收機的前級電路或多級高效增益的音頻放大、視頻放大器中。在這些電路中，本身較弱的噪聲及信號通過多級放大后可以對系統(tǒng)產(chǎn)生不可估量的影響，因此對其噪聲的抑制是必要的。 電阻熱噪聲 一個導體或者電阻中有著大量的自由電子，由于溫度的原因，在這其中的電子都會做不規(guī)則的運動，溫度越高，自由電子的運動就越劇烈。就一個電子來看，它的一次運動過程就會在電阻兩端產(chǎn)生起伏的電壓。從一段時間看，進出電阻的電子量是一樣的，因而電阻兩端的平均電壓應為零；但就某一瞬間看，電阻兩端的電子量是不可能一致的，因而電阻兩端的電勢 e 的大小是隨機變化的。圖 31 為電阻熱噪聲的一段電壓波形波形： 2 圖 31 電阻熱噪聲電壓波形 理論及實踐證明，當電阻的溫度為 T(K)(絕對溫度 )時，電阻 R 兩 端噪聲電壓為： KTRBV 4? 因為熱噪聲是電子電路中的常見噪聲，因此為了便于研究，把產(chǎn)生熱噪聲電阻元件用等效電路表示，等效電路由噪聲電壓 (電流 )發(fā)生器和無噪聲電阻組成，如圖 32(a)所示。 根據(jù)電勢源與電流源的等效互換原則，圖 32(a)的串聯(lián)等效電路可用一個等效噪聲，電流發(fā)生器并聯(lián)一個無噪聲的電阻來代替，如圖 32(b)所示 ,噪聲電流發(fā)生器 I 的均方根值為： R(無噪聲 ) R fkTI ?? 4 fkTREt ?? 4 圖 32 等效電路 由于噪聲的相位是隨機的，所以圖 2中的噪聲發(fā)生器均不標明它的參考正向。雖然因為熱噪聲的性質(zhì)決定了其幅度和性質(zhì)是隨著時間無規(guī)則變幻的，但它的確遵守統(tǒng)計學規(guī)律，熱噪聲的特性如圖 33所示 ： a b R(無噪聲 ) a b 3 圖 33 電阻熱噪聲特性圖 從圖 33 可以看出熱噪聲具有極寬的頻譜，其包含的頻率分量從 0 頻開始直到 1310 Hz以上，也因此可以從此圖確定其功率頻譜。其在單位頻帶上電阻兩端的噪聲電壓均方值為： ）（ z/2k4)f( HVTRS ? 式中 T為熱力學溫度， k為波爾茲曼常數(shù)。因為電壓均方值可以看作該電壓在 1歐姆電阻上所消耗的平均功率，所以 S(f)通常也稱為電阻熱噪聲的功率譜密度。由此可知熱噪聲功率的頻率分布是均勻的，也就是每赫茲之間電阻熱噪聲功率是一個常數(shù)。所以又把工作頻帶內(nèi)功率譜密度分布均勻的噪聲稱為“白噪聲” ，這意味著，它包含了很多的頻率成分，如同白光由許 多顏色組成的一樣。除熱噪聲外，其它許多噪聲源也有這種特性，同樣稱之為白噪聲。而把功率譜頻率變化的噪聲稱為“有色噪聲”。 晶體管及其噪聲 在電子電路中晶體管主要包括晶體二極管，三極管和場效應管。 (1)晶體二極管： 二極管是一種具有單向?qū)щ娦缘亩似骷?，有電子二極管和晶體二極管之分，我們主要了解晶體二極管的特性。晶體二極管是由一個 P型半導體和一個 N型半導體形成的 PN結(jié)，在其界面處兩側(cè)形成空間電荷層，并建有自建電場。當不存在外加電壓時，由于 PN結(jié)兩邊載流子濃度差引起的擴散電流和自建電場引起的漂移電流相 等而處于電平衡狀態(tài)。當外界有正向電壓偏置時，外界電場和自建電場的互相抑制抵消使載流子的擴散電流增加引起了正向電流。當外界有反向電壓偏置時，外界電場和自建電場進一步加強，形成在一定反向電壓范圍內(nèi)與反向偏置電壓值無關(guān)的反向飽和電流I0。當外加的反向電壓高到一定程度時， PN 結(jié)空間電荷層中的電場強度達到臨界值產(chǎn)生載流子的倍增過程，產(chǎn)生大量電子空穴對，產(chǎn)生了數(shù)值很大的反向擊穿電流，稱為二極管的擊穿現(xiàn)象。 PN 結(jié)的反向擊穿有齊納擊穿和雪崩擊穿之分。 [1] 晶體二極管的噪聲主要包括： （ 1）熱噪聲： 當載流子通過電阻輸運 時，由于熱運動的無規(guī)性，載流子的速度及其分布將會出現(xiàn)起伏，從而就會產(chǎn)生出電流的漲落和相應在電阻上的電壓漲落，這就是熱噪聲。這種噪聲在任何電阻 器件 上都會產(chǎn)生，而 PN 結(jié)在小信號工作時具有一定 4 的交流電阻，所以也就必然存在熱噪聲。 這種噪聲的大小既與溫度有關(guān)，也與電阻的大小有關(guān)。 由于 PN 結(jié)的正向交流電阻很小，而反向電流又很小，所以熱噪聲也很弱（噪聲均方根電壓僅大約為 4nV）。熱噪聲的頻譜密度與信號頻率無關(guān)（即各種頻率的噪聲功率相同）， 也是 一種白噪聲 。 （ 2）散粒噪聲： 這種噪聲是指通過 PN 結(jié)的電流及其之上電壓的一 種漲落效應，它在大多數(shù)依靠 PN 結(jié)來工作的器件中往往是主要的噪聲成分。由于越過 PN 結(jié)的少數(shù)載流子將會不斷遭受散射而改變方向，同時又會不斷復合與產(chǎn)生，因此載流子的速度和數(shù)量將會出現(xiàn)起伏，從而造成通過 PN 結(jié)的電流和相應其上的電壓的漲落，這就是散粒噪聲。通過 PN 結(jié)的電流愈大，載流子的速度和數(shù)量的起伏也愈大，散粒噪聲電流也就愈大。散粒噪聲與熱噪聲具有相同形式的關(guān)系式，因此散粒噪聲也與頻率無關(guān)（即為白噪聲，在低頻和中頻下的確如此） 。 但在高頻時則與頻率有關(guān)。散粒噪聲在少數(shù)載流子工作的半導體器件（雙極型器件）中起很 大作用。 （ 3）閃變噪聲（ 1/f噪聲）： 這是一種在低頻（ 1000Hz）下具有很大影響的噪聲；