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1、3.1概述3.2噪声的来源和特点3.3噪声系数计算方法3.4降低噪声系数的措施第三章噪声与干扰2021/7/311了解噪声来源理解噪声的表达方式：噪声系数、噪声温度、灵敏度、等效噪声系数频带宽度的意义和表达式2021/7/3123.1概述人们收听广播时,常常会听到“沙沙”声；观看电视时,常常会看到“雪花”似的背景或波纹线,这些都是接收机中的放大器和其它元器件存在噪声的结果。通信电子线路处理的信号，多数是微弱的小信号，因而很容易受到内部和外界一些不需要的电压、电流及电磁骚动的影响，这些影响称为干扰（或噪声），当干扰的大小可以
2、与有用信号相比较时，有用信号将被它们所“淹没”。为此，研究干扰问题是电子技术的一个重要课题。一般来讲，除了有用信号之外的任何电压或电流都叫干扰，但习惯上把外部来的称为干扰，内部固有的称为噪声。2021/7/3133.1.1外部干扰一、外部干扰的来源外部干扰分为自然干扰和人为干扰。自然干扰指的是大气中的各种扰动或者来自宇宙天体的电磁辐射。人为干扰是各种电器设备和电子设备产生的干扰。二、消除外部干扰的方法基本方法：接地、滤波、隔离、电磁屏蔽等2021/7/314电源干扰的抑制方法供电电源因滤波不良所产生的100Hz纹波干扰是主
3、要的电源干扰，电源内阻产生的寄生耦合干扰也是主要的电源干扰。对于高增益的小信号放大器，寄生耦合有时可能造成放大器自激振荡。解决100Hz电源干扰和寄生耦合的方法是对每个电路的供电电源单独进行一次RC滤波，叫做RC去耦电路，如果电路的工作频率较高，而供电电流又比较大，则可以用电感代替电阻，构成LC去耦电路，电感L称为扼流圈。因为大容量的电解电容存在串联寄生电感，在高频时寄生电感的感抗会很大，使电容失去滤波的作用，所以电路中都并联一小容量的电容，就可消去寄生电感的影响。C1C2RR0UCC+放大整流稳压电源C1C2LR0UCC
4、+放大整流稳压电源2021/7/3153.1.2内部噪声内部噪声分为人为噪声和固有噪声两类。人为噪声有交流噪声、感应噪声、接触不良噪声等；固有噪声是一种起伏型噪声，它存在于所有的电子线路中，其主要来源是电阻热噪声和半导体器件的噪声。返回2021/7/3163.2噪声的来源和特点3.2.1电阻热噪声电阻是具有一定阻值的导体，内部存在着大量作杂乱无章运动的自由电子。电阻热噪声是由于电阻内部自由电子的热运动产生的。在运动中自由电子经常相互碰撞,因而其运动速度的大小和方向都是不规则的。温度越高,运动越剧烈。只有当温度下降到绝对零度
5、时,运动才会停止。自由电子这种热运动在导体内形成非常微弱的电流,这种电流呈杂乱起伏的状态，习惯上把它引起的噪声称为起伏噪声。起伏噪声电流流过电阻本身就会在其两端产生起伏噪声电压如图3.1。图3.1热噪声电压的波形对于实际电感的损耗电阻一般不能忽略，而对于实际电容的损耗电阻一般可以忽略。2021/7/317起伏噪声的均方值是确定的,可以用功率计测量出来。实验发现,在整个无线电频段内,当温度一定时,单位电阻上所消耗的平均功率在单位频带内几乎是一个常数,即其功率频谱密度是一个常数。对照白光内包含了所有可见光波长这一现象,人们把这
6、种在整个无线电频段内具有均匀频谱的起伏噪声称为白噪声。由于起伏噪声电压的变化是不规则的,其瞬时振幅和瞬时相位是随机的,所以无法计算其瞬时值。但起伏噪声电压的平均值为零,噪声电压正是不规则地偏离此平均值而起伏变化。2021/7/318电压的平方可以看作这个电压在1电阻上消耗的功率，而单位频带内的功率(单位频带内所含电压或电流的均方值)叫做功率谱密度。试验和理论分析证明，阻值为R的电阻所产生的噪声电压功率频谱密度和噪声电流功率频谱密度分别为：衡量起伏噪声的强度通常用噪声电压均方值表示,可写成：(3.2.1)单位W/Hz、V2
7、/Hz、I2/Hz2021/7/319热噪声的频谱是很宽并且均匀的。但对一个具体的电子电路如放大器，若其频带宽度为Bn【注：这里的带宽严格地讲叫等效噪声带宽，按照噪声功率相等(几何意义即面积相等)换算而来的，这里是用放大器的工作频率范围近似】，则电阻R产生的热噪声均方值电压和均方值电流分别为：表示一定带宽的起伏噪声的强度(3.2.2)(3.2.3)可见，频带越宽，温度越高，阻值越大，噪声电压就越大。2021/7/3110电阻热噪声等效电路一个实际的电阻在电路中的作用，可以用一个理想(不产生噪声)的电阻与一个热噪声电压源相串
8、联，或与一个热噪声电流源相并联来等效表示。如图所示。对于线性网络的噪声，叠加原理适用，即总的噪声输出功率，等于每个噪声源单独作用在输出端产生噪声功率之和。R1R2R1R2R1+R2R1R2R1R2R1//R2多个电阻的热噪声强度2021/7/3111例1，计算250k金属膜电阻的均方值噪声电压，转换成
