电源电路5大常见内部噪声源

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电源电路中电气噪声的产生和传播机制

电源电路中电气噪声的产生和传播机制

电源电路中电气噪声的产生和传播机制摘要:理解电压调节器的物理特性对于设计符合和EMC兼容性要求的电源系统至关重要。

开关调节器(降压、升压、反激以及SEPIC拓扑结构)的物理特性对于元件选择、电磁设计以及PCB布局具有特殊的指导意义。

漏感、ESR 和ESL的寄生效应是优化电路性能的关键所在。

大多数包含电压调节器或其它类型的电源电路,许多非便携式设备中使用的小尺寸光刻技术IC要求较低的供电电压,也必须由特定的电源电路来提供。

然而许多设计者并不完全了解,电压调节器和电源电路的选择对于电池寿命、电磁干扰/电磁兼容(EMI/EMC)规范的兼容性、甚至产品的基本性能能否达到设计要求都有着重大影响。

以下就有关电源电路中电气噪声的产生和传播机制及物理原理进行讨论。

电压调节器最为普通的功率转换器就是电压调节器。

它可以接受一个在某给定范围内变动的输入电压,并产生一个不变的输出电压。

电压调节器主要包含两大类:开关型和所有其它类型(主要是线性和并联型)。

不同于开关型调节器,线性和并联型的适用范围很有限,因为其输出电压必须保持低于输入电压。

另外,大多数开关调节器的效率也优于对应的线性或并联型调节器。

不过,线性/并联型调节器的低噪声和简单性使它们相对于开关调节器更有吸引力。

最简单的电压调节器是并联型调节器,它通过调节流过电阻的电流,使输入电压下降到一个稳定的输出电平。

齐纳二极管具有类似功能,但齐纳管中的功率消耗过大,且负载调整(输出电压随负载电流的变化)很差。

有些并联调节器允许利用分压网络设定稳定电压,但通常是作为一个功能模块出现在更为复杂的调节器或电源中。

一般来讲,并联调节器适合于负载电流变化不大的低功耗系统。

然而,这种狭窄的应用范围可以通过增加一个有源调整元件(通常是一个双极晶体管)而得以扩展,此时的并联调节器就转变为线性调节器。

线性电压调节器线性电压调节器利用一个有源调整元件(双极型或MOSFET)将输入电压降低至稳定的输出电压。

电源噪声干扰情况原因分析及消噪方法解决

电源噪声干扰情况原因分析及消噪方法解决
图 1器模型 4.2.2 组合滤波器电路电路
图 3 组合滤波器电路 根据要求插入损耗,可求出滤波电路的LCM、LDM、Cx、Cy 的值。如果 单环电路的插入损耗不能满足要求时,应该选择双环电路。 4.2.3 交流三相滤波电路 交流三相滤波电路又分为三相三线制和三相四线制两种。 典型的单环三相三线制滤波电路如图4所示;典型的双环三相三线制滤波电路 如图5所示。
图8直流滤波电路 显然,这是一个共模扼流圈的典型单环滤波电路。根据电路特点,它只适用于 直流输出端对地对称的电源电路。 如果直流输出是非对地对称电路,则只能采用图9所示的电路。该电路为采用 二级差模电感电路。如果插入损耗允许,当然也可采用一级差模电感电路。
图9二级 π 型滤波器 4.2 AC 电网常用 EMI 滤波器 4.2.1 差模滤波电路 由于开关电源的开关频率谐波噪声源阻抗为低阻抗,所以与之相对应的滤波器 输出端应是高阻抗串联大电感LDM。 AC电网火线和零线之间是低阻抗,所以与之对应的滤波器输入端也应是高阻 抗串联大电感LDM。如果想再进一步抑制差模噪声,可以在滤波器输入端并 接线间电容CX1,条件是它的阻抗要比AC电网火线、零线之间的阻抗还要 低得多。 开关电源工频谐波噪声源阻抗是高阻抗,所以与之相对应的滤波器输出端应是 低阻抗并联大电容CX2。
可以从持续期很短的尖峰干扰到完全失电之间进行变化。其中也包括电压变化、 频率变化、波形失真、持续噪声或杂波以及瞬变等,电源干扰的类型如下表所 示。[/B] 表 1-1 开关电源外部干扰类型表 序号 干扰类型 典型的起因 1 跌落 雷击;重载接通;电网电压低下 2 失电 恶劣的气候;变压器故障;其他原因的故障 3 频率偏移 发电机不稳定;区域性电网故障 4 电气噪声 雷达;无线电讯号;电力公司和工业设备的飞弧;转换器和逆变器 5 浪涌 突然减轻负载;变压器的抽头不恰当 6 谐波失真 整流;开关负载;开关型电源;调速驱动 7 瞬变 雷击;电源线负载设备切换;功率因素补偿电容切换;空载电动机的断开 在表 1-1 中的几种干扰中,能够通过电源进行传输并造成设备的破坏或影响其工 作的主要是电快速瞬变脉冲群和浪涌冲击波,而静电放电等干扰只要电源设备 本身不产生停振、输出电压跌落等现象,就不会造成因电源引起的对用电设备 的影响。[/B] 三.抑制干扰的一些措施抑制电磁干扰应该从骚扰源、传播途径和受扰设备人手。 首先应该抑制骚扰源,直接消除干扰原因;其次是消除骚扰源和受扰设备之间 的耦合和辐射,切断电磁干扰的传播途径;第三是提高受扰设备的抗扰能力, 减低其对噪声的敏感度。常用的方法是屏蔽、接地和滤波。 3.1 屏蔽采用屏蔽技术可以有效地抑制开关电源的电磁辐射干扰,即用电导率良 好的材料对电场进行屏蔽,用磁导率高的材料对磁场进行屏蔽。 3.2 接地所谓接地,就是在两点间建立传导通路,以便将电子设备或元器件连接 到某些叫作“地” 的参考点上。接地是开关电源设备抑制电磁干扰的重要方法, 电源某些部分与大地相连可以起到抑制干扰的作用。在电路系统设计中应遵循 “一点接地”的原则,如果形成多点接地,会出现闭合的接地环路,当磁力线穿过 该环路时将产生磁感应噪声。实际上很难实现“一点接地”,因此,为降低接地阻 抗,消除分布电容的影响而采取平面式或多点接地,利用一个导电平面作为参

音频底噪总结

音频底噪总结

如何避免交流噪声
噪音与接地问题
地与电(信号),这是一对形影不离的双胞胎。接地,通常是指用导体与大 地相连。可在电子技术中的地,可能就与大地毫不相关,它只是电路中的一等电位 面。如收音机、电视机中的地,它只是接收机线路里的一电位基准点。接地,在电 力和电子技术中,既简单,又复杂,而且还必不可少。按接地的作用,可分为工作 接地、保护接地、过压保护接地、防静电接地、屏蔽接地、信号地等多种。在广电 技术中,以上几种接地类型都会遇到。现就结合实际对某些接地技术问题作一阐述。
一.保护接地
保护接地是为防止绝缘损坏造成设备带电危及人身安全而设置的保护装置,它 有接地与接零两种方式。按电力规定,凡采用三相四线供电的系统,由于中性线接 地,所以应采用接零方式,而把设备的金属外壳通过导体接至零线上,而不允许将 设备外壳直接接地。这在广电系统的配电房中的开关设备,中央空调机、发射机等 电源开关设备和大耗电设备中尤为常见。在规划设计时,应从地网中引出接地母线 至各设备上,再将机器外壳用导体连至接地母线上。值得指出的是:接地线应接在 设备的接地专用端子上,另一端最好使用焊接。
噪声的来源很复杂,我们可以把它们大致归 结为三种,第一种是元器件产生的固有噪声,电 路中几乎所有的元器件在工作时都会产生一定的 噪声,晶体管、电阻、电容,这种噪声是连续的, 基本上是固定不变的,并且频谱分布很广泛,这 种噪声除了改进元器件的材料和生产工艺外,几 乎没有任何办法消除,也就是说,这种噪声几乎 可以不用实验,在图纸上进行计算就可以推算出 来。好在现在很多优质元器件的固有噪声都很小, 在设计电路时选择优质元器件就可以把这种噪声 压制到非常小的水平,小到我们根本不会听见。
一. 底噪
第三种噪声则是非常广泛的,也是经常被提起的干扰噪声。这种噪声来源很复杂,主 要包括几个方面:

电器使用中的防止电路中的噪声干扰的屏蔽方法

电器使用中的防止电路中的噪声干扰的屏蔽方法

电器使用中的防止电路中的噪声干扰的屏蔽方法电路中的噪声干扰是一种常见的问题,它会干扰到电子设备的正常工作,降低系统的性能和可靠性。

因此,为了确保电子设备的稳定和可靠工作,我们需要采取相应的屏蔽方法来减少噪声干扰的影响。

首先,我们需要了解噪声的种类和来源。

噪声可以分为外部噪声和内部噪声。

外部噪声主要来自于电源线、天线、无线电发射设备等,而内部噪声则源自于电子设备本身的运行。

了解噪声的来源,有助于我们采取相应的屏蔽措施。

在屏蔽噪声方面,我们可以采用以下几种方法:1. 电磁屏蔽材料:电磁屏蔽材料是一种具有良好电磁波吸收和反射性能的特殊材料。

通过在电路周围使用电磁屏蔽材料,可以抑制外部噪声的传播和内部噪声的辐射,从而有效降低噪声干扰。

常见的电磁屏蔽材料有金属屏蔽罩、铁氟龙屏蔽带、电磁波吸收材料等。

2. 地线屏蔽:电路中的地线可以用来屏蔽噪声。

通过将地线与噪声源进行电连接,可以消除或减轻噪声对电路的干扰。

同时,在布线时要注意地线的走向和长度,避免形成地线信号回路,从而减少噪声的传播。

3. 滤波器:滤波器是一种能够从电路中滤除特定频率成分的电子器件。

通过在电路中添加低通滤波器、高通滤波器、带通滤波器等,可以滤除噪声中的干扰成分,保持电路的稳定和可靠运行。

4. 电源滤波:电源线是噪声传播的主要途径之一。

因此,在电源线上添加滤波器可以有效地减少噪声对电路的干扰。

常见的电源滤波器包括电源隔离变压器、磁环滤波器、电源滤波电容器等。

5. 端口屏蔽:在电子设备中,信号输入输出端口是噪声干扰的重要来源。

为了减少噪声对端口的干扰,可以采取端口屏蔽的方法。

通过在端口周围添加屏蔽罩、屏蔽环、屏蔽带等,可以有效地隔离噪声信号。

除了以上屏蔽方法,还需注意合理布局电路板,避免信号线和电源线之间的干扰。

此外,在电子设备的设计中引入抑制噪声的措施,如增加阻尼电阻、使用低噪声元器件等,也是减少噪声干扰的有效手段。

综上所述,电器使用中防止电路中的噪声干扰的屏蔽方法可以通过选择电磁屏蔽材料、地线屏蔽、滤波器、电源滤波、端口屏蔽等手段来实现。

电子设计中的电源噪声滤波

电子设计中的电源噪声滤波

电子设计中的电源噪声滤波在电子设计中,电源噪声滤波是非常重要的一环。

电源噪声是指由电源本身、其他电子设备以及外部环境等因素引起的电压和电流波动,当这些噪声进入到电路中会影响电路的稳定性和性能。

因此,需要采取相应的措施来减小电源噪声对电路的影响。

首先,了解电源噪声的来源是非常重要的。

电源噪声可以分为交流噪声和直流噪声两种。

交流噪声主要来自电源波动、变压器漏磁、电磁干扰等,而直流噪声主要来自电源波动和电容、电感等元件本身的响应。

通过了解电源噪声的来源,可以有针对性地进行滤波设计。

其次,选择合适的滤波器件是至关重要的。

常见的电源噪声滤波器件包括电容、电感、滤波芯片等。

其中,电容可以起到滤波和稳压的作用,适合用于滤除高频噪声;而电感则适合用于滤除低频噪声。

滤波芯片则是集成了多种滤波器件,可以更方便地实现滤波效果。

另外,布局设计也是影响电源噪声滤波效果的重要因素。

在布局设计中,应尽量减小信号线和电源线的交叉,在电源输入端加入模拟地和数字地的分离等方法可以有效减小电源噪声的影响。

此外,应尽量避免在高频电路和模拟电路之间共用电源,以免产生互相干扰。

最后,合理的滤波电路设计也是提高电源噪声滤波效果的关键。

常见的滤波电路包括RC滤波器、LC滤波器、Pi滤波器等。

不同的滤波电路适用于不同频率范围的电源噪声滤波。

通过合理设计滤波电路,可以有效地减小电源噪声对电路的影响,提高电路的稳定性和性能。

总的来说,电源噪声滤波在电子设计中起着至关重要的作用。

通过了解电源噪声的来源、选择合适的滤波器件、合理的布局设计和设计滤波电路,可以有效地减小电源噪声对电路的影响,提高电路的性能和稳定性。

希望以上内容对您有所帮助。

电流噪声的研究与应用

电流噪声的研究与应用

电流噪声的研究与应用导言:电流噪声在当今科技领域中具有广泛的应用。

电子器件、通信系统、生物医学设备等领域都离不开对电流噪声的研究和应用。

本文将从电流噪声的定义和特性入手,介绍电流噪声的产生机制和常见的噪声源。

随后,我们将探讨电流噪声的测量和分析方法,并介绍电流噪声在实际应用中的一些案例。

一、什么是电流噪声电流噪声是指在电路中存在的微小电流变动,以一种随机的方式产生。

它是由于电子器件和环境中的各种因素而引起的。

根据作用的频段不同,电流噪声可分为低频噪声和高频噪声两种。

二、电流噪声的产生机制1. 热噪声热噪声是由于电路中的电子和热运动的粒子之间的不均匀分布而引起的。

根据热噪声的性质,它与电阻器的温度和阻值相关。

无论是某个元件还是整个电路,温度越高,热噪声的幅度越大。

2. 输运噪声输运噪声是由于电子的散射、随机运动和电流流过晶体管等现象引起的。

它与电子的移动速度和电流的流过速度相关。

在高速电子设备中,输运噪声往往是主要的噪声源。

3. 电源噪声电源噪声是由于电源本身的起伏和变动引起的。

在电路设计中,为了确保电路的稳定性和可靠性,需要对电源噪声进行控制和过滤。

三、电流噪声的测量与分析方法1. 噪声功率谱密度分析噪声功率谱密度是衡量电流噪声大小的重要参数。

通过将电流信号进行频谱分析,可以获得各频段上的噪声功率谱密度。

常用的测量设备有频谱分析器和功率谱密度分析仪。

2. 时域分析时域分析是通过对电流信号的电压-时间波形进行分析,获得电流噪声的时间特性。

常用的时域分析设备有示波器和数字存储示波器。

3. 噪声相关性分析噪声相关性分析是研究不同噪声源之间的相关性以及其对电路性能的影响。

通过对不同噪声源进行分析和建模,可以优化电路结构和降低噪声的影响。

四、电流噪声在实际应用中的案例1. 电子器件中的电流噪声控制在集成电路和半导体器件中,电流噪声是一个重要的设计指标。

通过优化器件结构和布局,降低电流噪声的幅度,可以提高电路的性能和可靠性。

开关电源的电磁干扰及其滤波措施

开关电源的电磁干扰及其滤波措施1引言开关电源与线性稳压电源相比,具有功耗小、效率高、体积小、重量轻、稳压范围宽等特点,广泛用于计算机及外围设备、通信、自动控制、家用电器等领域。

但开关电源的突出缺点是产生较强的电磁干扰(EMI)。

EMI信号既占有很宽的频率范围,又有一定的幅度,经传导和辐射会污染电磁环境,对通信设备和电子仪器造成干扰。

如果处理不当,开关电源本身就会变成一个干扰源。

随着电子产品的电磁兼容性(EMC)日益受到重视,抑制开关电源的EMI,提高电子产品的质量,使之符合有关EMC标准或规范,已成为电子产品设计者越来越关注的问题。

2开关电源产生EMI的原理开关电源产生EMI的因素较多,其中由基本整流器产生的电流高次谐波干扰和变压器型功率转换电路产生的尖峰电压干扰是主要因素。

它们所以产生于电源装置的内部,是由于开关电源中的二级管和晶体管在工作过程中产生的跃变电压和电流,通过高频变压器、储能电感线圈和导线以及系统结构、元件布局等而造成的。

基本整流器的整流过程是产生EMI最常见的原因。

这是因为正弦波通过整流器后不再是单一频率的电流,而是变成单向脉动电源,此电流波形分解为一直流分量和一系列频率不同的交流分量之和。

实验结果表明,较高的谐波(特别是高次谐波)会沿着输电线路产生传导干扰和辐射干扰,一方面使接在其前端电源线上的电流波形发生畸变,另一方面通过电源线产生射频干扰,使接收机等产生噪声。

变压器型功率转换电路是实现变压、变频以及完成输出电压调整的部件,是开关稳压电源的核心,主要由开关管和高频变压器组成。

它产生的尖峰电压是一种有较大辐度的窄脉冲,其频带较宽且谐波比较丰富。

产生这种脉冲干扰的主要原因是:(1) 开关功率晶体管感性负载是高频变压器或储能电感。

在开关管导通的瞬间,变压器初级出现很大的电流,它在开关管过激励较大时,将造成尖峰噪声。

这个尖峰噪声实际上是尖脉冲,轻者造成干扰,重者有可能击穿开关管。

(2) 由高频变压器产生的干扰。

电路噪声讲解--噪声第一章

电路噪声讲解—噪声第一章一、电磁噪声干扰定义外部电磁波造成的干扰称为电磁噪声干扰,而造成干扰的电磁波称为电磁噪声(噪声)。

如果一台电子设备视为噪声源,则噪声的产生称为发射(噪声发射)。

相应地,如果一台电子设备视为噪声受体,则噪声容忍度称为抗扰度(噪声容忍度)。

噪声规定指定了电子设备的发射和抗扰度。

(抗扰度也称为EMS: 电磁敏感度)二、电磁噪声分类根据电磁噪声的来源,可分为自然噪声和人为噪声。

随着电子设备进一步的高密集化、高性能化及小型化,噪声干扰问题会更加严重。

EMC=EMI+EMS内EMC。

四、噪声抑制讲解1.噪声传导:噪声传导有空间传导和导体传导1)空间传导噪声处理:增加屏蔽屏蔽指用金属板或其他保护装置封闭目标物体,把周围的电磁场排除在外。

尽管屏蔽的效果通常取决于所用材料的传导性、导磁率和厚度,但用铝箔等极薄的金属板会令常规电子设备的噪声抑制更有效果。

电子设备的噪声抑制效果会因形成外壳的连接方法(间隙、接触阻抗等)而异,而与材料规格无关。

在散热所用的屏蔽罩上制作开口时,限制每个开口的超大尺寸比限制开口的总面积更加重要。

如果存在细长的开口或狭缝,这个部分可以起到狭缝天线的作用(特别是图中的长度l超过了波长1/2时的高频范围),且无线电波可以进出屏蔽罩。

为了避免这样,应保持每个开口较小。

由此看来,带许多小孔的板材(例如冲孔的金属和延展的金属)是很好的材料,既有利于通风,又有利于屏蔽。

2)导体传导噪声处理:增加滤波电路因为噪声往往分布在相对较高的频率范围内,所以电子设备的噪声抑制通常使用低通滤波器来消除高频成分。

可以把电感器(线圈)、电阻和电容等通用元件用作低通滤波器。

但是为了完全隔离噪声,可以使用EMI静噪滤波器等专用的元件。

除了这些利用噪声不均匀频率分布的滤波器以外,还有些滤波器是利用压差(变阻器等)或利用传导模式差异(共模扼流线圈等)。

除了这些滤波器,变压器、光缆或光隔离器均可用作一种滤波器。

电路中的运算放大器如何抑制噪声

电路中的运算放大器如何抑制噪声在电路设计中,噪声是一个常见的问题,它可以干扰信号的传输和处理。

在运算放大器中,抑制噪声是至关重要的。

本文将介绍电路中的运算放大器如何抑制噪声,并探讨一些常用的方法。

一、噪声的来源噪声可以来自于多个方面,例如电源线、元件本身以及热噪声等。

这些噪声会被引入到运算放大器中,影响信号的准确性和质量。

二、共模抑制比共模抑制比(Common Mode Rejection Ratio,CMRR)是衡量运算放大器抑制共模噪声能力的指标。

它表示在输入信号有共模分量时,运算放大器输出信号中的共模信号与共模输入信号之比。

CMRR越高,运算放大器抑制共模噪声的能力越强。

常用的提高CMRR的方法包括采用差分输入电路、使用抵消电路等。

差分输入电路可以将共模信号抵消,从而提高抑制共模噪声的能力。

抵消电路则可以通过引入一个与输入信号反向相等的噪声信号来消除共模噪声。

三、反馈电阻的选择反馈电阻也对抑制噪声起着重要的作用。

反馈电阻越大,运算放大器的放大倍数越高,信号与噪声的比例也越大,从而抑制噪声的效果也越好。

但是,过大的反馈电阻会导致电路的幅频特性受到影响,影响放大器的性能。

因此,在选择反馈电阻时需要综合考虑信号放大倍数和噪声抑制的需求,以及电路的幅频特性。

四、降低输入噪声输入噪声可以通过一些方法来降低。

一种常用的方法是使用低噪声元件,例如低噪声电阻、低噪声电容等。

这些低噪声元件可以减少噪声引入到电路中的概率。

此外,还可以通过合理布线和屏蔽等方法来降低输入噪声。

合理布线可以减少信号线与干扰源的接触,从而减少干扰信号的引入。

屏蔽则可以通过遮挡干扰源的辐射信号,达到降噪的目的。

五、电源滤波电源线是常见的噪声来源之一。

为了抑制来自电源线的噪声,可以采用电源滤波的方法。

电源滤波可以通过添加滤波电容、滤波电感等元件来消除电源线中的噪声。

滤波电容可以将高频噪声短路到地,从而减少其传播到运算放大器的可能性。

滤波电感则可以通过孤立输入和输出电路与电源线之间的电流,进一步提高噪声抑制能力。

什么是电路的噪声和干扰

什么是电路的噪声和干扰电路的噪声和干扰是在电子设备和电路中常见的问题,它们可能会对信号传输和设备性能产生负面影响。

了解噪声和干扰的类型、来源以及如何减少它们对电路的影响是电子工程师和电路设计师的重要任务之一。

一、噪声的定义和分类噪声是指在电子设备和电路中引入的非期望的信号,它包含了各种频率和振幅的信号成分。

噪声可以来自内部和外部的源头。

内部噪声是由电子元件和电路中的电流、电压以及其他物理过程产生的。

外部噪声则是来自设备周围的各种信号源。

根据噪声的统计特性,我们可以将其分为两类:分布均匀的白噪声和频率相关性的有色噪声。

白噪声是指所有频率上的噪声功率谱密度相等,而有色噪声则具有频率相关性,不同频率成分的功率不同。

二、噪声的来源1. 热噪声(热涨落噪声):热噪声是由于温度引起的原子和电子的热运动所导致的噪声。

在电子元器件中,例如电阻器、晶体管等,由于内部电阻和电流的存在,会产生热噪声。

2. 亚原子干扰:亚原子干扰是由于电子的原子与原子之间的运动和相互作用引起的。

3. 辐射噪声:辐射噪声是指由电子装置或电子器件辐射而来的非期望信号。

4. 交流电源干扰:由于电源的电压和电流的不稳定性,交流电源本身也会引入噪声。

5. 信号线串扰:信号线之间的接近会导致相互耦合,引起信号传输中的串扰。

三、干扰的定义和分类干扰是指在电子设备和电路中的不相关信号,它可能会使电路、传感器或通信系统产生误差或性能下降。

干扰可以来自内部设备或外部环境。

根据干扰的特征,我们可以将其分为以下几类:1. 电磁干扰(EMI):电磁干扰是指由电磁辐射或电磁感应引起的干扰。

例如,无线电发射器、电视机、雷达等设备都会发出电磁辐射信号,这些信号可能会干扰周围的电子设备。

2. 电源杂散:电源本身可能会产生不稳定的电压或电流,这些电气杂散信号可能会对其他电子设备或电路产生干扰。

3. 瞬态干扰:瞬态干扰是指非持续性的干扰信号,通常是由突发事件引起的。

例如,电源开关的切换、电气设备的启动和停止等都可能会产生瞬态干扰。

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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3MHz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。

但是,如果该开关电源为RF锁相环(PLL)供电,结果可能大不相同。

为了成功设计一个鲁棒的系统,了解噪声源至关重要。

就低压差(LDO)调节器而言,或者说对于任何电路,噪声源都可以分为两大类: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。

今天我们只谈内部噪声。

内部噪声有许多来源,各种噪声源都有自己独一无二的特性。

内部噪声主要有以下几类:热噪声、1/f噪声、散粒噪声、爆裂或爆米花噪声。

1、热噪声,随机但有通式
在绝对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,这就是热噪声(亦称约翰逊噪声或白噪声)的来源。

热噪声功率与温度成比例。

它具有随机性,因而不随频率而变化。

热噪声是一个物理过程,可以通过下式计算:
Vn = √(4kTRB)
k表示波尔兹曼常数(1.38−23 J/K)
T表示绝对温度(K = 273°C)
R表示电阻(单位Ω)
B表示观察到噪声的带宽(单位Hz)
2、粉红浪漫?NO,这里只有1/f 噪声
1/f 噪声来源于半导体的表面缺陷,声功率与器件的偏置电流成正比,并且与频率成反比,这一点与热噪声不同。

即使频率非常低,该反比特性也成立;然而,当频率高于数kHz时,关系曲线几乎是平坦的。

1/f 噪声也称为粉红噪声,因为其权重在频谱的低端相对较高。

1/f 噪声主要取决于器件几何形状、器件类型和半导体材料,因此,要创建其数学模型极其困难,通常使用各种情况的经验测试来表征和预测1/f 噪声。

一般而言,具有埋入结的器件,如双极性晶体管和JFET等,其1/f 噪声往往低于MOSFET等表面器件。

3、有势垒地方就有散粒噪声
散粒噪声发生在有势垒的地方,例如PN结中。

半导体器件中的电流具有量子特性,电流不是连续的。

当电荷载子、空穴和电子跨过势垒时,就会产生散粒噪声。

和热噪声一样,散粒噪声也是随机的,不随频率而变化。

4、低频噪声——爆米花噪声
爆米花噪声是一种低频噪声,似乎与离子污染有关。

爆米花噪声表现为电路的偏置电流或输出电压突然发生偏移,这种偏移持续的时间很短,然后偏置电流或输出电压又突然返回其原始状态。

这种偏移是随机的,但似乎与偏置电流成正比,与频率的平方成反比(1/f2)。

5、爆裂噪声,几乎已被消除
爆裂噪声和爆米花噪声一样,也是一种低频噪声,似乎与离子污染有关。

但由于现代半导体工艺技术的洁净度非常高,爆裂噪声几乎已经被消除,不再是器件噪声的一个主要因素。

图1显示了一个典型器件的噪声如何随频率而变化,以及各类噪声对总噪声的贡献。

从1/f区到热区的跃迁点称为转折频率。

图1. 典型噪声功率与频率的关系
对于电子电路,内部噪声是指任何电子器件内部产生的噪声,外部噪声则是指从电路外部传到电路中的噪声。

外部噪声源远多于内部噪声源,到底都包括哪些呢?欢迎大家继续关注~
图2. 显示内部和外部噪声源的简化LDO框图。

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