电路中噪声来源
电路包括不同的部件和芯片,所有都有可能成为噪声的来源。例如,电阻会带来热噪声,这个噪声为宽频噪声,几乎涵盖所有频率范围;运算放大器其芯片内部会产生噪声;而 ADC产生的量化噪声相较于其他器件,对电路造成的噪声影响反而是最小的。
在 PCB层面,在相邻走线间的信号可能会相互影响。此外,周围环境中的信号也有可能会耦合进电路中,成为噪声的来源,例如常见的 50Hz工频干扰。
此外,PCB的布局以及走线也会很大程度上影响系统的表现和性能,这点大家应该深有体会。
从上面的描述中可以看出,噪声基本上可以分为三大类:器件噪声,辐射噪声和传导噪声。

器件噪声
器件噪声根据来源又可以分为两大类,板上的有源或无源器件都会带来器件噪声。所有的无源器件,例如电阻,电容和电感都会产生噪声。
电阻,很常见的一个元器件,我们往往会忽略它对电路产生的影响。但实际上,电阻会产生一个覆盖所有频率范围的一个固定噪声。这个噪声电压与电阻的材料无关,而是来源于热噪声。热噪声,又被称作 Johnson噪声,是由导电材料内部的电子随机热运动产生的。这个噪声值与电阻的阻值的平方根成正比。
电容通常被用作降低或滤除系统噪声,例如供电附近的旁路电容等。但同时,我们需要注意,当用在开关电路中,由于反复充放电,电容可能会产生噪声。
对于理想电感,只有感性特点,但实际上,我们实际使用的电感会有电阻特性,以及电容特性(电感线圈之间),同样,在开关电路中,电感也非常容易产生磁场,从而给电路带来噪声。
有源器件,例如放大器,线性稳压器或 ADC等也会通过 PCB信号通路对电路产生影响。封装在硅片内部的各种晶体管,包括双极性三极管,场效应管,CMOS管都会产生噪声。在放大器中,差分输入端决定了噪声的大小;在电压参考或校准中,一般在输出端测量噪声的大小;对于开关电源来讲,由于在电感通路上的开关特性,从而有自己一套噪声测量方法。
像运放,仪表放大器等这些纯模拟器件的噪声通常表现为电流或电压。需要注意这些噪声在两个频率段的影响:一个是 1/f噪声,另一个是宽带噪声。
辐射噪声
该类噪声通常来自相邻数字信号走线或周围环境,例如众所周知的 50Hz工频干扰,或者周围一些电器,像打印机等的使用。其噪声大小与 PCB板上走线以及电源层设计有关。周围噪声源可能有:板上变压器,开关稳压器或线路板附近正在使用的其他设备。
传导噪声
传导噪声一般出现在 PCB的走线中,传导噪声可以由辐射噪声或器件噪声产生。
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