【正文】 從課題的選擇到項(xiàng)目的最終完成，楊老師都始終給予我細(xì)心的指導(dǎo)和不懈的支持。因此必須在接收端添加濾波器 ,可削弱和消除此類噪聲。一般選用帶屏蔽的雙絞線電纜來確保電路對地阻抗相等。例如運(yùn)算放大器電路本身就是一個電源多種回路所公用，只要是電源線較長或電源特性不好，電源阻抗就變大。利用坡莫合金或高導(dǎo)磁率材料做成的磁屏 蔽罩 ,其磁阻遠(yuǎn)小于屏蔽與輸入變壓器空氣隙的磁阻 ,干擾磁場的大部分磁力線通過屏蔽罩而不會穿過空氣隙進(jìn)入被屏蔽體。一般用編織線作為屏蔽層將導(dǎo)線包圍起來 ,并且接地 ,因此能保護(hù)線路不受外界電場影響。因此它是目前比較理想的抗干擾耦合電路 。而共集組態(tài)時輸入阻抗有較高的輸入阻抗同時也有較好的頻響。這種接法多用于高頻電路。弱信號電路、低頻電路周圍地線不要形成電流環(huán)路。當(dāng)流過偏置電阻的直流電流過大時就會使能量過剩從而產(chǎn)生電流噪聲。在電路布局設(shè)計時，必須要考慮好電路的電磁兼容性，要充分考慮元器件之間的相互影響。特別是在前級小信號輸入時，可以考慮用噪聲小的金屬膜電阻。故在中、低頻的前級電路中采用場效應(yīng)管不但可以降低噪聲還可以有較高的輸入阻抗。 （ 7）電聲器件：由于功率和阻抗與電路的匹配不良、屏蔽線接地不當(dāng)、接線柱的相位錯誤、安置的方向不對、音圈位置不當(dāng)、音膜破裂等都要產(chǎn)生噪聲。選用半導(dǎo)體元件時，其額定功率要求留有余地。 （ 3）變壓器：當(dāng)電流經(jīng)過它的初級繞組時，有部分變成了漏磁通， 同時初級繞組端異常電壓會通過級間靜電電容耦合到次級繞組，對鄰近電路產(chǎn)生干擾，形成噪聲。因此，在電子電路的設(shè)計中，我們應(yīng)采取抗干擾措施，對電子電路的工作原理、具體布線、屏蔽、電源的抗擾動能力、系統(tǒng)地處理以及 防護(hù)形式不斷改進(jìn)，提高電子電路的可靠性和穩(wěn)定性。 （ 10）假負(fù)載法：在尋找故障過程中，斷開電源負(fù)載，用適當(dāng)功率的電阻或燈泡來替換原負(fù)載，從而確定故障在某一范圍內(nèi)的方法。從電路的后級往前級逐級注入測試信號，同時用示波器觀測該級輸出的信號波形，若信號波形不正常，則前方電路出現(xiàn)了故障。在一定強(qiáng)度的電磁場輻射條件下，由于天線效應(yīng)，噪聲經(jīng)輻射耦合入侵電路就難以避免。 圖 53 電容耦合 電磁感應(yīng)耦合 電磁感應(yīng)耦合又稱磁場耦合。常見的情況是信號處理電路和信號輸出電路使用公共電源，而電源不是內(nèi)阻為零的理想電壓源，電源內(nèi)阻就成為了公共阻抗 Zc，信號輸出電路中的電流變化就會在公共阻抗上產(chǎn)生噪聲信號，并通過電源線干擾信號處理電路，如圖 51 所示。 分貝單位 在電子工程中最常用到的一個單位是分貝（ dB），它的定義是兩功率之比再取對數(shù)，即為分貝（ B）作為單位。 噪聲溫度 噪聲溫度也是一種衡量線性電路本身噪聲性能的指標(biāo)。通常用η表示η = 信號功率 /噪聲功率 = S/N，譬如在測量中經(jīng)常把 (μ 2/σ 2)作為信噪比，這里μ是質(zhì)量特征值的平均值σ是樣本方差。在電流流過時，會使電阻的導(dǎo)電率發(fā)生變化引起電流的變化，產(chǎn)生類似接觸不良的閃爆電弧。 （ 1/f 噪聲）： 主要是來自于晶體缺陷、表面態(tài)或表面不穩(wěn)定性所引起的復(fù)合電流的漲落，其噪聲電流均方值與頻率 f的次方成反比， α 值對同一種半導(dǎo)體而言是確定的，一般 為（ ～ 。 與二極管的熱噪聲產(chǎn)生的機(jī)理基本相同。這種噪聲在以半導(dǎo)體表面薄層作為有 源區(qū)工作的器件中往往起著重要的作用。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。 PN 結(jié)的反向擊穿有齊納擊穿和雪崩擊穿之分。而把功率譜頻率變化的噪聲稱為“有色噪聲”。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(shí)踐證明，當(dāng)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?yàn)闊嵩肼暿请娮与娐分械某Ｒ娫肼?，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。因此電子電路中的噪聲已經(jīng)成為一個亟待解決的問題。 I 本科畢業(yè)論文（設(shè)計） 題 目 ： 電子電路的噪聲研究 專 業(yè)： 姓 名 ： 學(xué) 號： 指導(dǎo)教師： 職 稱： 畢業(yè)時間： II 電子電路的噪聲研究 摘要 ：隨著電子技術(shù)的快速發(fā)展，各種各樣的電子設(shè)備或系統(tǒng)已經(jīng)開始廣泛的出現(xiàn)在人們的生活中。 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。 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(jī)的，所以圖 2中的噪聲發(fā)生器均不標(biāo)明它的參考正向。 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(yīng)管。 [1] 晶體二極管的噪聲主要包括： （ 1）熱噪聲： 當(dāng)載流子通過電阻輸運(yùn) 時，由于熱運(yùn)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(yīng)在電阻上的電壓漲落，這就是熱噪聲。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） 。 (2)三極管： 三極管 的基本結(jié)構(gòu)是兩個反向連結(jié)的 PN 接面，可有 PNP 和 NPN 兩種組合。 ： 這是 正偏 pn結(jié)注入的少數(shù)載流子，由于不斷遭受散射而改變方向， 5 同時又不斷復(fù)合、產(chǎn)生，所造成的一種電流、電壓起伏 所產(chǎn)生的 。 ） 為了降低 1/f 噪聲，就需要提高晶體材料的質(zhì)量和改善工藝過程等；通過采取一些措施后，可以把 1/f 噪聲控制到很小。另外晶體管也可能產(chǎn)生相類似的爆裂噪聲和閃爍噪聲 (1/f)，其產(chǎn)生的機(jī)理和電阻中微粒的不連續(xù)性相近，也和晶體管的參雜程度有關(guān)。通常把這些量取常用對數(shù)再放大 10 倍作為信噪比，仍記為η，但這時的單位是分貝 (dB)，把μ說成為信噪比的分貝值。如果將線性電路輸出端的噪聲功率Δ Nm 除以額定功率增益 Kpm 后折算到輸入端，并且用信號源內(nèi)阻 Rs在假想溫度 Tn 時所產(chǎn)生的額定噪聲功率來等效，于是有噪聲的電路就可以看成一個理想的無噪聲電路，則稱這個假想溫度 Tn 為線性電路的等效噪聲溫度或簡稱噪聲溫度。但是在應(yīng)用上為了處理方便，取分貝的 1/10 為輔助單位，稱為分貝（ dB）。為了防止公共阻抗耦合，應(yīng)使耦合阻抗趨近于零，通過去耦電路可減少公共阻抗耦合引起的干擾。載流導(dǎo)體周圍空間都會產(chǎn)生磁場，如磁場是交變的，則會對其周圍閉合電路產(chǎn)生感應(yīng)電勢，因此，電路中的線圈、變壓器甚至較長的導(dǎo)線都可能通過電磁感應(yīng)耦合來傳遞噪聲。輻射耦合的示意圖如圖 516所示。 （ 4）分割法：在尋找故障過程中，通過拔掉部分插件、拔下部分電路板、在電路板上斷線，從前級往后級逐步分離電路，分離到?jīng)]有噪聲的位置，則噪聲產(chǎn)生于 與此有關(guān)電路。 （ 11）排除法：在尋找故障過程中，發(fā)現(xiàn)一點(diǎn)線索后，順著線索追查下去。目前主要從噪聲干擾源，噪聲干擾傳播途徑和接受端來克服和減小噪聲對電子電路噪聲的不良影響。選用變壓器一定要注意初級繞組與次級繞組間絕緣程度及靜電、磁屏蔽狀況。其次，半導(dǎo)體元件對光較為敏感，管子的輸出電壓會隨光通量而變化。正確用好電聲器件對降低噪聲至關(guān)重要。另外如果需要更換晶體管等半導(dǎo)體元件，一定要經(jīng)過對比選擇。 采用優(yōu)質(zhì)的電源 電源對整個電路的工作狀態(tài)影響極大，電源選擇不好，輕則使電路靜態(tài)工作點(diǎn)偏 14 移，重則將會給整個電路帶來沖擊和干擾。對敏感的元件要實(shí)行隔離保護(hù)，特別是可能造成相互干擾的元件不要離得太近，要盡量將其分開。如果選擇好適合的偏置電路，噪聲就可以通過旁路電容短接入地，可以抑制噪聲輸出，減小對下一級電路的影響。一般而言低頻電路多采用單點(diǎn)接地而高頻電路多采用多點(diǎn)串聯(lián)接地，而在公共接地后一定要注意將各單元的接地連接到設(shè)備的金屬外殼或接地線路上并保證連接可靠。 系統(tǒng)接地：為了避免大功率電路流過地線回路的電流對小信號電路產(chǎn)生影響，通常功率地線和機(jī)械地線必須自成一體。因此根據(jù)不同的電路對參 數(shù)的不同要求，選擇好的電路，不僅可以簡化線路結(jié)構(gòu)，同時也可以減少噪聲對整個電路的干擾。 通過處理接收方來減小噪聲干擾 屏蔽接收端 通過對接收端的屏蔽處理可以更好的選取有用信號而把無用的噪聲信號濾除，從而達(dá)到消除和減小噪聲干擾的目的。另外也防止了導(dǎo)線產(chǎn)生的電力線向外界泄漏 ,成為靜電感應(yīng)的噪聲源。屏蔽罩的形狀對屏蔽效果影響很大 ,以圓柱形屏蔽效果最好。這樣就會產(chǎn)生 噪聲電壓而影響運(yùn)算放大器，使其工作不穩(wěn)定。信號源是非對稱輸出時 ,可用兩個變壓器將信號轉(zhuǎn)換成對稱輸入。 結(jié)論：電子電路干擾的產(chǎn)生原因是非常復(fù)雜的，它既有電路內(nèi)部本身產(chǎn)生的干擾，也有外部各種電磁能量的干擾。兩年多來，楊教授不僅在學(xué)業(yè)上給我 以精心指導(dǎo)，同時還在思想、生活上給我以無微不至的關(guān)懷，在此謹(jǐn)向鄭老師致以誠摯的謝意和崇高的敬意。他嚴(yán)肅的科學(xué)態(tài)度，嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)精神，精益求精的工作 作風(fēng)，深深地感染和激勵著我。產(chǎn)生的原因