模拟电路噪声的来源和消除.pdf

《模拟电路噪声的来源和消除.pdf》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、技术市场TECHNOLOGY&MARKET模拟电路噪声的来源和消除模拟电路噪声的来源和消除AnalogcircuitnoisesourcesandremediesMicrochipTechnologyInc.BonnieC.Baker模拟电路噪声的消除更多地依赖设计概念和技巧。例如，有人可能认为合而出现的，也可能来自外部电磁干扰于经验而非科学依据。设计人员经大多数器件（如放大器和电阻）都可有（EMI）信号。常遇到的情况是电路的模拟硬件部效地用于12位或10位ADC，所以通常如果考虑器件的噪声，器件的选择分设计出来以后

2、，却发现电路中的都是根据与噪声无关的参数来选择这些就成为电路设计成败的主要影响因素。噪声太大，而不得不重新进行设计器件。除了器件噪声，电路噪声的另一此类问题常见于A/D转换电路中放大和布线。这种“试试看”的设计方法个来源是传导噪声。在信号到达ADC的器/电阻增益级部分。为解决此类问题，在几经周折之后最终也能获得成功。输入端之前，传导噪声就已经存在于电可以将放大器更换为低噪声器件并采用不过，避免噪声问题的更好方法是路板的走线中了。传导噪声的来源是器阻值更低的电阻来降低系统噪声。传导在设计初期进行决策时就遵循一些件噪声或

3、发射噪声。一些情况下，电路噪声问题则可通过其他方法解决。如果基本的设计准则，并运用与噪声相本身的要求决定了器件噪声和发射噪声噪声是来自ADC信号路径，在ADC之关的基本原理等知识。本文将探讨是不可避免的。传导噪声可能来自模拟前增加一个低通滤波器就可有效地降低12位A/D转换系统中的不同噪声源信号路径上的器件和电源器件，电路中混叠噪声。正如上文提到的，传导噪声的（包括器件噪声、发射噪声和传导噪最常用的电源器件是开关模式电源，甚另一个来源是电源。对于这一问题，可利声）及其消除方法。至是仅采用简单稳压的“墙上适配器”，用扼

4、流圈或阻容（R/C）滤波器对电源线此类器件都会产生电源噪声并注入敏感进行滤波。此外，对于所有有源器件，都设计一个低噪声的12位或10位模数的模拟器件中。电路噪声的第三个来源应当在其电源引脚和地之间增加一个旁转换器（ADC）电路板看起来比较容易，是辐射噪声。一般来说，辐射噪声可能路电容。不过，通过接地面，可以消除大但前提是了解并遵循一些基本的低噪声是由于两条平行且靠近的走线间形成耦部分传导噪声。最后，针对由于走线之间的耦合而带来辐射噪声，可以将两条走线隔开，通过适当的电路板布局屏蔽或避免外部噪声。如果解决了上述器件噪声

5、、传导噪声和发射噪声等问题，低噪声12位ADC电路板的设计就很容易了。图1是一个12位ADC电路的例子。如图所示，信号来自一个电阻负载单元，器件号码为LCL816-G。LCL816-G的差分输出端口连接到一个分立式双运放仪表放大器（A、A、R、R和R）。然1234G后，信号通过一个二阶低通滤波器（A、3R、R、C和C），该低通滤波器可消除5612频率更高的混叠噪声，从而消除进入ADC的有害误差。最后，信号耦合到一个12位ADC（A，Microchip公司的4MCP3201）。转换器可接受0～5V的信图1精确的12位A

6、DC电路图号，输出发送至单片机（Microchip942005/5TECHNOLOGY&MARKET技术市场电压噪声密度为8.7nV/√Hz（典型值），改善了3倍多。通过在印刷电路板（PCB）的背面设置接地面可以解决传导噪声问题。由于实现了接地面，金属层中断与信号路径分别处于两个平行的平面，而不是同一平面。经过这些修改后，电路板的性能有显著改善。测试显示，ADC输出码的分布直方图的码宽度从44减小至9个码字。这一巨大改变使得图1中的电路性能达到约9位系统的水平，但实际上还可图2不采取低噪声措施设计的12位ADC输出（

7、X轴表示12位转换器的数字输出码，以达到12位系统的性能。为解决传导噪Y轴表示X轴上对应的数字码在1024次采样中出现的次数）声问题，可在ADC之前增加了一个二阶低通滤波器，以减少A/D转换过程中的混叠信号。滤波器是采用FilterLab模拟滤波软件工具设计的。此外，可通过采用旁路电容进一步降低传导噪声。最后，通过采用扼流圈L1对电源进行过滤，将传导噪声的影响降到最小。这些改进使系统成为一个真正的12位精确系统。如图3所示，模数转换器的输出端以30ksps数据速率采集1024个样本，所有样本都等于一个码：2941。只

8、要遵循下列几条关键的低噪声设计准则，良好的12位ADC设计技巧并图3不采取低噪声措施设计的12位ADC输出，1024个样本的码字宽度等于1不难掌握。●检查电路中使用的器件并保证它PIC16C623）。一个整流器/AC至DC转R=4020Ω；们均是低噪声器件。G换器（墙上适配器）将来自交流插座的交A=A=单电源CMOS运放●永远在电路板的一层布设