微弱信號的放大--備戰(zhàn)2014電賽

1、4:4324:43“微弱信號微弱信號”不僅意味著信號的幅度很小，不僅意味著信號的幅度很小，而且主要指的是被噪聲淹沒的信號。而且主要指的是被噪聲淹沒的信號?！拔⑷跷⑷酢笔窍鄬τ谠肼暥缘摹Ｊ窍鄬τ谠肼暥缘?。 0tui信號信號信號信號噪聲噪聲噪聲噪聲噪聲噪聲/干擾干擾3首要任務(wù)首要任務(wù)提高信噪比提高信噪比微弱信號的檢測就是利用電子學(xué)、物理學(xué)等方法，分析噪聲產(chǎn)生的原因和規(guī)律，研究被測信號的特點和相關(guān)性，檢測被噪聲淹沒的微弱信號。4:43傳感器傳感器前置放大主放大器去噪處理4適用于信號與噪聲頻譜不重疊的情況?？梢园褳V波器的通帶設(shè)置為能夠覆蓋有用信號的頻譜。4:435緩慢變化的信號或直流信號1/f 噪

2、聲溫度漂移時間漂移4:436無論什么類型信號，對有用信號來講，無論什么類型信號，對有用信號來講，沒有用的信號都認(rèn)為是噪聲沒有用的信號都認(rèn)為是噪聲/ /干擾干擾。通常把由于材料或器件的物理原因產(chǎn)生通常把由于材料或器件的物理原因產(chǎn)生的擾動稱為的擾動稱為噪聲噪聲；把來自外部原因的擾動稱；把來自外部原因的擾動稱為為干擾。干擾。干擾有一定的規(guī)律性，可以減少或消除。干擾有一定的規(guī)律性，可以減少或消除。4:437干擾形成的三個條件 干擾源 對干擾敏感的客體 從干擾源到客體之間的傳輸途徑干擾可以表現(xiàn)為尖峰、階躍、正弦波或隨機(jī)噪聲。干擾源到處都存在：機(jī)械、靠近電源線、射頻發(fā)送器與接收器、計算機(jī)及同一設(shè)備的內(nèi)部電

3、路(例如，數(shù)字電路或開關(guān)電源)。4:43場耦合最常見的耦合方式。難計算8干擾耦合途徑：電磁輻射耦合：導(dǎo)體接收空間電磁輻射耦合 電場耦合：因寄生電容引起的電荷耦合磁場耦合：因兩個電路的互感引起的磁鏈耦合4:43設(shè)干擾輻射場的波長為，在小于/2的距離內(nèi)，電路之間經(jīng)由場的耦合過程需分別考慮電場耦合和磁場耦合。在距離干擾源/2以上，主導(dǎo)的耦合方式是輻射電磁場。9干擾耦合途徑：電場耦合通過導(dǎo)線之間的分布電容來計算磁場耦合通過導(dǎo)線之間的互感來計算4:43傳導(dǎo)耦合 經(jīng)導(dǎo)線傳導(dǎo)引入的干擾噪聲。傳導(dǎo)耦合與公共阻抗耦合交流電源線會將工頻電力線噪聲引入到檢測裝置；長信號線會把工頻和射頻電磁場、雷電等感應(yīng)出的噪聲引入

4、信號系統(tǒng)；噪聲源和檢測電路之間的電氣連接噪聲耦合的直接途徑。10干擾耦合途徑：4:43解決傳導(dǎo)耦合的一種方法是使信號盡量遠(yuǎn)離噪聲源，另一種方法是在干擾噪聲傳導(dǎo)到檢測系統(tǒng)之前，采取有效的去耦和濾波措施公共阻抗耦合傳導(dǎo)耦合與公共阻抗耦合11電路1電路2i1i2ZCZGBA公共導(dǎo)線公共導(dǎo)線公共導(dǎo)線公共導(dǎo)線波波動動工作受工作受到影響到影響電位波動電位波動電位波動電位波動干擾耦合途徑：4:4312干擾耦合途徑：由供電電源引入的干擾噪聲：電源電路中整流器、電壓調(diào)節(jié)等器件的固有噪聲整流不理想工頻電網(wǎng)中其它電氣設(shè)備 疊加高頻噪聲，尖峰噪聲電源線上的射頻串入4:43認(rèn)識干擾，防止干擾在電路附近出現(xiàn)，知道它是如何

5、進(jìn)入并且如何消除或者找到對付干擾的方法是一個很大的題目。 134:43使得被放大的信號中的噪聲進(jìn)一步增加。使得被放大的信號中的噪聲進(jìn)一步增加。14傳感器前置放大本底噪聲放大器內(nèi)部固有噪聲在放大有在放大有用信號的用信號的同時也放同時也放大了噪聲大了噪聲不合理的電路結(jié)構(gòu)可能引不合理的電路結(jié)構(gòu)可能引入的外界干擾噪聲入的外界干擾噪聲4:43放大器及其電路中元器件本身產(chǎn)生的噪聲與外界的干擾（或無用信號）在放大器的某一端產(chǎn)生的電壓或電流噪聲或其相關(guān)電路產(chǎn)生的噪聲之間是有區(qū)別的。154:43影響放大器噪聲性能的參數(shù)有很多，但最重要的兩個參數(shù)是：電壓噪聲和電流噪聲。電流噪聲電流噪聲電流噪聲密度，電流噪聲密度，

6、 單位：單位：電壓噪聲電壓噪聲電壓噪聲密度，單位：電壓噪聲密度，單位： 在沒有其它噪聲干擾的情況下，放大器在沒有其它噪聲干擾的情況下，放大器輸入短路時出現(xiàn)在輸出端的電壓波動輸入短路時出現(xiàn)在輸出端的電壓波動 在沒有其它噪聲干擾的情況下，放大器輸在沒有其它噪聲干擾的情況下，放大器輸入開路時出現(xiàn)在輸出端的電流波動入開路時出現(xiàn)在輸出端的電流波動 164:43在運(yùn)算放大器的輸出端出現(xiàn)的噪聲用電壓噪聲en來度量。電壓噪聲源和電流噪聲源都能產(chǎn)生噪聲。運(yùn)算放大器所有內(nèi)部噪聲源通常都折合到輸入端，即看作與理想的無噪聲放大器的兩個輸入端相串聯(lián)或并聯(lián)不相關(guān)或獨(dú)立的隨機(jī)噪聲發(fā)生器。174:43圖圖1. 1. 一個噪聲

7、雙端口網(wǎng)絡(luò)可以表示為一個無噪一個噪聲雙端口網(wǎng)絡(luò)可以表示為一個無噪聲雙端口網(wǎng)絡(luò)加外部電流噪聲源聲雙端口網(wǎng)絡(luò)加外部電流噪聲源I In1n1和和I In2n2 02111VVIIn02122VVIIn184:43圖2. 一個噪聲雙端口網(wǎng)絡(luò)還可以表示為一個無噪聲雙端口網(wǎng)絡(luò)加輸入端上的外部噪聲源Vn和In nVIBAVV)(221nIIDCVI)(221194:43運(yùn)算放大器噪聲有三個基本來源運(yùn)算放大器噪聲有三個基本來源 204:43具體來講，運(yùn)放內(nèi)部包含大量晶體管，因此有大量的PN結(jié)，這些都是射擊噪聲（shot noise）源；運(yùn)放內(nèi)部還包含一定數(shù)量的電阻，它們都會產(chǎn)生熱噪聲；運(yùn)放引腳級內(nèi)部連接總會涉

8、及不同金屬的接觸，因此1 / f 噪聲必然存在。所有這些構(gòu)成了運(yùn)放內(nèi)部固有噪聲。 在實際應(yīng)用中許多噪聲源都屬于白噪聲和高斯噪聲。214:432Ne2NiSe(f)/(nV2/Hz)fAfcefBf電壓源的電壓源的功率譜密度分布功率譜密度分布fAfcifBf電流源的電流源的功率譜密度分布功率譜密度分布Si(f)/(pA2/Hz)運(yùn)算放大器等效輸入噪聲源的功率譜密度分布運(yùn)算放大器等效輸入噪聲源的功率譜密度分布噪聲電壓的平方噪聲電壓的平方根譜密度，單位根譜密度，單位為為HzV /噪聲電流的平方噪聲電流的平方根譜密度，單位根譜密度，單位為為HzA/224:43圖圖3. 3. 放大器和相關(guān)噪聲成份的實例

9、 234:43放大器電路的總噪聲取決于放大器本身、外部電路阻抗、增益、電路帶寬和環(huán)境溫度等參數(shù)。電路的外部電阻所產(chǎn)生的熱噪聲也是總噪聲的一部分。 特定頻率下運(yùn)算放大器總輸入噪聲 反相輸入等效串聯(lián)電阻；同相輸入等效串聯(lián)電阻特定頻率下輸入電壓噪聲密度特定頻率下輸入電流噪聲密度絕對溫度k=1.38 x 10-23 J/K (波爾茲曼常數(shù))。)(4)(222npnnpntRRkTiRRee244:43帶寬范圍內(nèi)的總噪聲 BWeVtt源阻抗繼續(xù)增大時，電流噪聲成為噪聲的主要因素。 25電路源阻抗對噪聲的影響4:43源阻抗較低的系統(tǒng)，電壓噪聲是主要的噪聲來源；源阻抗增大時，電阻噪聲占主導(dǎo)地位，甚至可以忽略

10、放大器的電壓噪聲噪聲系數(shù)噪聲系數(shù)： 對于線性二端口網(wǎng)絡(luò)，us為信號源電壓，Rs為信號源輸出電阻，RL為放大器負(fù)載電阻。噪聲系數(shù) 噪聲功率放大器無噪聲時的輸出輸出總噪聲功率F“放大器無噪聲時的輸出噪聲功率”指的是僅由輸入噪聲經(jīng)放大引起的輸出噪聲功率。 264:43對于一個無噪聲的理想對于一個無噪聲的理想放大器，放大器，F(xiàn)=1。而對于具有內(nèi)。而對于具有內(nèi)部噪聲源的實際放大器，部噪聲源的實際放大器，F(xiàn)1，F(xiàn)越大，說明放大器內(nèi)部噪聲越大，說明放大器內(nèi)部噪聲越嚴(yán)重。越嚴(yán)重。274:43級聯(lián)放大器的噪聲系數(shù)級聯(lián)放大器的噪聲系數(shù)： 121213121.1.11MMKKKFKKFKFFF284:43級聯(lián)放大器

11、的噪聲系數(shù)級聯(lián)放大器的噪聲系數(shù) 級聯(lián)放大器中各級的噪聲系數(shù)對總噪聲系數(shù)的影響是不同的，第一級影響最大。如果第一級的功率放大倍數(shù)K1足夠大，則系統(tǒng)總的噪聲系數(shù)F主要取決于第一級的噪聲系數(shù)F1。在設(shè)計微弱信號低噪聲放大系統(tǒng)時，必須。因此，前置放大器的器件選擇和電路設(shè)計是至關(guān)重要的。 121213121.1.11MMKKKFKKFKFFF294:43304:43BJT的噪聲特性由于基區(qū)載流子的復(fù)合率有起伏，使得集由于基區(qū)載流子的復(fù)合率有起伏，使得集電極電流和基區(qū)電流的分配有起伏，從而電極電流和基區(qū)電流的分配有起伏，從而使集電極電流有起伏使集電極電流有起伏314:43324:43334:43344:4

12、3FET的噪聲特性354:43364:43低噪聲放大器的設(shè)計低噪聲放大器的設(shè)計 前置放大器是引入噪聲的主要部件之一。設(shè)計低噪聲前置放大器的內(nèi)容包括選擇低噪聲半導(dǎo)體器件，確定電路級數(shù)和電路組態(tài)，確定低噪聲工作點，進(jìn)行噪聲匹配等工作。低噪聲設(shè)計還要確定抑制外來干擾的技術(shù)措施，這對于前置放大器的尤其重要。374:43一、器件的選擇一、器件的選擇 38 無源器件的選擇在低噪聲設(shè)計中常用云母和瓷介電容器。大容量電容器中，鋁殼的電解電容器漏電較大，鉭電解電容器漏電小，所以鉭電解電容器適合在低噪聲電路中使用。 電容器的選擇4:4339各種電阻的噪聲指數(shù) 電阻的選擇4:43為使噪聲系數(shù)最小，不同頻段選用半導(dǎo)體

13、三極管參數(shù)要求參數(shù)00rbbCbefTfLIc低頻大小低小中頻大小小小高頻大小小高適當(dāng)4:43 有源器件的選擇有源器件的選擇 前置放大器一般都是直接與傳前置放大器一般都是直接與傳感器相連接的，只有在放大器的最感器相連接的，只有在放大器的最佳源電阻等于信號源輸出電阻的情佳源電阻等于信號源輸出電阻的情況下，才能使電路的噪聲系數(shù)最小。況下，才能使電路的噪聲系數(shù)最小。所以，對前置放大器必須考慮所以，對前置放大器必須考慮噪聲噪聲匹配匹配的問題。的問題。 414:43 低噪聲放大器應(yīng)盡可能選用低噪聲放大器應(yīng)盡可能選用eN iN小的器件，小的器件，這樣才能使放大器的最小噪聲系數(shù)較小。這樣才能使放大器的最小噪

14、聲系數(shù)較小。還要考慮的問題：因為器件的還要考慮的問題：因為器件的eN iN以及噪以及噪聲系數(shù)都是頻率聲系數(shù)都是頻率 f 的函數(shù)，各種低噪聲器件只的函數(shù)，各種低噪聲器件只是在一定的頻率范圍內(nèi)才能達(dá)到其最小噪聲系是在一定的頻率范圍內(nèi)才能達(dá)到其最小噪聲系數(shù)。所以，對于低頻信號應(yīng)考慮選用低頻低噪數(shù)。所以，對于低頻信號應(yīng)考慮選用低頻低噪聲器件；對于通信接收機(jī)的前置級，則應(yīng)選用聲器件；對于通信接收機(jī)的前置級，則應(yīng)選用高頻和微波低噪聲器件。高頻和微波低噪聲器件。 根據(jù)信號源電阻根據(jù)信號源電阻Rs的大小，可以選用合適類的大小，可以選用合適類型的器件，以使器件的源電阻型的器件，以使器件的源電阻達(dá)到匹配達(dá)到匹配（

15、RSO RS）。）。424:43從源電阻考慮從源電阻考慮11010210310410510610710810910101011變壓器耦合變壓器耦合雙極型晶體管雙極型晶體管結(jié)型場效應(yīng)管結(jié)型場效應(yīng)管MOS場效應(yīng)管場效應(yīng)管集成運(yùn)算放大器集成運(yùn)算放大器源電阻源電阻Rs /434:43從工作頻率考慮從工作頻率考慮444:43噪聲電壓主要由電阻的熱噪聲以及輸入基極電流的高頻區(qū)射擊（肖特基）噪聲所造成，低頻噪聲電平大小取決于流入電阻的輸入晶體管基極電流產(chǎn)生的低頻噪聲；噪聲電流主要由輸入基極電流的射擊噪聲及電阻的低頻噪聲所產(chǎn)生。雙極輸入運(yùn)算放大器的噪聲：不同運(yùn)算放大器的輸入級采用不同的結(jié)構(gòu)，因此晶體管結(jié)構(gòu)上的

16、差異令不同放大器的噪聲量也大不相同4:43例：MAX410該類放大器的單位增益帶寬的典型值小于30MHz。eN=1.8nV/Hz，iN=1.2pA/Hz雙極型放大器的電壓噪聲通常在其等效源阻抗小于200時占主導(dǎo)地位。較大的輸入偏置電流（80nA）以及相對較大的電流噪聲使雙極型放大器非常適合源阻抗較低的應(yīng)用。 464:43噪聲電壓主要由高頻區(qū)通道電阻的熱噪聲及低頻區(qū)的低頻噪聲所造成，CMOS放大器的轉(zhuǎn)角頻率(corner frequency)比雙極放大器高，而寬帶噪聲也遠(yuǎn)比雙極放大器高；噪聲電流主要由輸入門極漏電的射擊噪聲所產(chǎn)生，CMOS放大器的噪聲電流遠(yuǎn)比雙極放大器低，但溫度每升高10(C，其

17、噪聲電流便會增加約40%。CMOS CMOS 輸入運(yùn)算放大器的噪聲輸入運(yùn)算放大器的噪聲4:43CMOS輸入低噪聲放大器能夠提供與雙極型設(shè)計相當(dāng)?shù)碾妷涸肼曋笜?biāo)。CMOS輸入放大器的電流噪聲與最好的JFET輸入設(shè)計相當(dāng)，甚至優(yōu)于JFET輸入放大器。單電源供電時可提供超低失真(0.0002% THD+N)例：MAX4475輸入電壓噪聲密度：4.5nV/Hz輸入電流噪聲密度：0.5fA/Hz484:43JFET輸入放大器輸入放大器 JFET輸入低噪聲放大器（如ADA4627）具有超低輸入電流噪聲密度(0.5fA/Hz)，但輸入電壓噪聲密度相對較大(大于10nV/Hz)，JFET設(shè)計允許單電源工作。1p

18、A的輸入偏置電流使JFET放大器非常適合高阻抗信號源應(yīng)用。由于JFET放大器的電壓噪聲較大，在源阻抗較低的應(yīng)用中，它通常不是設(shè)計工程師的首選。 494:43504:43對于低頻信號，低頻前置放大器要求對于低頻信號，低頻前置放大器要求能夠無損失地獲取傳感器中發(fā)送的信號，能夠無損失地獲取傳感器中發(fā)送的信號，同時盡量提高該信號與前置放大器中產(chǎn)生同時盡量提高該信號與前置放大器中產(chǎn)生的噪聲的比值。因此，需要提高前置放大的噪聲的比值。因此，需要提高前置放大器的輸入阻抗，使它比信號源的阻抗高得器的輸入阻抗，使它比信號源的阻抗高得多。多。 514:43采用CMOS輸入的低噪聲放大器具有非常低的偏置電流和失調(diào)電

19、壓，以及非常高的輸入阻抗。這些非常適合源阻抗較高（如光電二極管前置放大器）的信號調(diào)理。524:431k10mV1k傳感器傳感器RSRin100倍倍A1M10mV1k傳感器傳感器RSRin100倍倍B5mV9.99mV信號源阻抗信號源阻抗信號 500mV噪聲 1mVS/N 50054(db)信號 999mV噪聲 1mVS/N 99960(db)如果Rin低，即使噪聲輸出相同的放大器，S/N 也差，而且誤差也會變大圖534:43在高頻電路中，使信號源阻抗、電纜線阻在高頻電路中，使信號源阻抗、電纜線阻抗以及前置放大器的輸入阻抗三者相等，以達(dá)抗以及前置放大器的輸入阻抗三者相等，以達(dá)到噪聲匹配。到噪聲匹

20、配。一般來講，雙極型晶體管的一般來講，雙極型晶體管的eN較較小，故其小，故其Rso較小，比較適合于源電阻較小的情較小，比較適合于源電阻較小的情況；而場效應(yīng)管的況；而場效應(yīng)管的iN較小，故其較小，故其Rso較大，比較較大，比較適合于源電阻較大的情況。適合于源電阻較大的情況。對于高頻信號，由于信號波長相對于傳輸對于高頻信號，由于信號波長相對于傳輸電纜線長度不可忽略的高頻電路中，當(dāng)信號源電纜線長度不可忽略的高頻電路中，當(dāng)信號源阻抗與輸入阻抗不同時，就會產(chǎn)生阻抗與輸入阻抗不同時，就會產(chǎn)生駐波駐波，導(dǎo)致，導(dǎo)致頻率特性混亂。頻率特性混亂。 544:43二、偏置電路與直流工作點選擇二、偏置電路與直流工作點選

21、擇 偏置電路低噪聲設(shè)計I1R1RCC1R2CeRe1Re2RSesIERe1應(yīng)該使用低噪聲電阻（金屬膜電阻或線繞電阻），在工作頻段的低端，旁路電容的電抗應(yīng)該足夠小，以便把Re2的噪聲減少到可以忽略的地步。 554:43在交流等效電路中，如果Rp = R1 / R2與源電阻RS相比足夠大，則它們產(chǎn)生的噪聲經(jīng)過Rp和RS串聯(lián)分壓后可得到有效衰減，與源電阻RS的熱噪聲相比可能就很小，所以，R1和R2也應(yīng)該采用1/ f 噪聲很低的優(yōu)質(zhì)電阻。 I1R1RCC1R2CeRe1Re2RSesIE564:43RCCeRe1R3R4Re2RSesIERpC1R3和R4的噪聲被C旁路，減少了1/f 噪聲的影響。在

22、交流等效電路中， Rp可以等效為與信號源相并聯(lián)，為了使其產(chǎn)生的噪聲經(jīng)過Rp和Rs串聯(lián)分壓后得以有效衰減，要求Rp與Rs相比要足夠大，但要注意與偏置穩(wěn)定性相權(quán)衡。C574:43 直流工作點選擇直流工作點選擇對于直接耦合方式的放大器，在選定有源器件后，必須選擇合適的工作點，以使放大器的最佳源電阻RSO等于信號源電阻RS，這樣才能使放大器的噪聲系數(shù)達(dá)到其最小值Fmin。584:43NF/db0246810-310-210-1110IC / mABJT的的NF-IC關(guān)系曲線關(guān)系曲線2N4250f=1KHzRs=100k10k1k每種特定的RS值都有一個使NF達(dá)到最小的點，該點所對應(yīng)的集電極電流IC是唯

23、一的。此外，最佳源電阻隨集電極電流的增加而減少。可見，當(dāng)源電阻確定時，通過調(diào)節(jié)工作點可以使NF達(dá)到最小。 594:43 噪聲匹配噪聲匹配 利用變壓器實現(xiàn)噪聲匹配單獨(dú)靠調(diào)整工作點不一定能使電路的噪聲性能達(dá)到最佳，有些傳感器的內(nèi)阻（即源電阻）很小，這時選擇器件、改變工作電流等方法來使噪聲匹配比較困難。這時，可以利用變壓器實現(xiàn)噪聲的匹配。 604:43ARSeSetenin1:n電路連接及噪聲源電路連接及噪聲源An2RSneSnetenin等效噪聲電路等效噪聲電路源電阻源電阻RS的熱噪聲的熱噪聲經(jīng)過變壓器的變換，次級輸出的源電阻增加為n2RS ，選擇合適的圈數(shù)比n，能夠?qū)崿F(xiàn)噪聲匹配。希望NNSOSi

24、eRRn2從而使放大器的噪聲系數(shù)大為降低。變壓器的匝比為SSORRn/614:43實際使用中，變壓器的線圈和鐵芯會有損耗電阻，因而存在熱噪聲，對信號有衰減，使得信噪比變壞，但只要變壓器初級的損耗電阻比信號源電阻足夠小，則用變壓器進(jìn)行噪聲匹配可以有效改善電路系統(tǒng)的噪聲系數(shù)。 624:43另外還要注意：上述方案是針對頻率較高的交流信號而言的，對于直流信號、慢變化信號和超低頻信號，因為它們不可能通過變壓器進(jìn)行有效傳輸，因此不能使用這種方法匹配。必須另選放大器和改變放大器工作狀態(tài)等來改善噪聲系數(shù)。當(dāng)頻率太高時，變壓器的分布電容、分布電感會帶來不利影響，外部電磁干擾也會引入附加噪聲，此時要求使用良好的鐵

25、芯材料，還要有完善的電磁屏蔽措施。 634:43 有源器件并聯(lián)法有源器件并聯(lián)法在直接耦合方式中，可以采用多個晶體管并聯(lián)工作方式來降低電路的最佳源電阻。這種方法的缺點是：并聯(lián)后的等效輸入電流噪聲將加大M倍，但是只要信號源電阻RS足夠小，就不會引起嚴(yán)重的問題。 644:43對于低噪聲運(yùn)放，也可以采取類似的并聯(lián)方法來降低最佳源電阻。M個運(yùn)放并聯(lián)后的最佳源電阻將減少M(fèi)倍。缺點：等效輸入噪聲電流將增加 倍，但是只要不使用高阻值電阻，不會出現(xiàn)嚴(yán)重問題。M654:43RLRSeseteninVcc664:43+674:43干擾噪聲的抑制干擾噪聲的抑制 抑制抗干擾的思路: 抑制干擾源的噪聲 消除或切斷干擾噪聲

26、的耦合途徑 降低客體對噪聲的靈敏度 684:43抑制干擾源的噪聲抑制干擾源的噪聲 69地電位差噪聲采用合適的接地技術(shù)或隔離技術(shù)采用低噪聲電纜，所有的連接線盡量短，盡量固定在不振動的結(jié)構(gòu)上，盡量保持溫度的恒定 摩擦電效應(yīng) 電化學(xué)噪聲、溫度變化引起的噪聲清潔電路板，用防潮涂料處理電路板；檢測電路敏感部位采用低溫度系數(shù)器件，采用差動輸入放大器電路；高導(dǎo)熱率的散熱器4:4370場耦合微弱信號檢測系統(tǒng)盡量遠(yuǎn)離時變磁場；磁場耦合采用絞扭導(dǎo)線，使引入到信號處理電路兩端的干擾電壓大小相等、相位相同，使差模干擾轉(zhuǎn)變成共模干擾 。微弱信號線應(yīng)遠(yuǎn)離強(qiáng)電流干擾源，盡量貼近大面積的地線，這樣可以減少該導(dǎo)線與其他電路導(dǎo)線

27、之間的互感；4:4371場耦合磁場耦合采用低頻磁屏蔽，進(jìn)而減小信號線感應(yīng)的磁場；C型變壓器的漏感比E型的小為了減少漏磁，應(yīng)使用漏磁少的變壓器；用高導(dǎo)磁率材料容器把可能釋放干擾磁場的變壓器封裝屏蔽，以減低變壓器漏磁；也可以屏蔽檢測電路，以防止外來磁場進(jìn)入檢測電路；4:4372場耦合磁場耦合變壓器敏感電路屏蔽干擾源屏蔽干擾源屏蔽敏感電路屏蔽敏感電路4:43傳導(dǎo)傳導(dǎo)耦合耦合信號線盡量遠(yuǎn)離噪聲源在干擾噪聲傳導(dǎo)到檢測系統(tǒng)之前，采取有效去噪措施，如：去耦，濾波電源電源耦合耦合選用低噪聲、低輸出阻抗的電源；在電路、放大器中增設(shè)電源濾波電容；734:43直流電源：直流電源濾波器直流電源：直流電源濾波器 直流電

28、源往往為幾個電路所共用，為了避免直流電源往往為幾個電路所共用，為了避免通過電源內(nèi)阻造成幾個電路間互相干擾，應(yīng)在每通過電源內(nèi)阻造成幾個電路間互相干擾，應(yīng)在每個電路的直流電源上加上個電路的直流電源上加上RCRC或或LCLC退耦濾波器。退耦濾波器。電解電容，濾電解電容，濾除低頻噪聲除低頻噪聲磁介電容或獨(dú)磁介電容或獨(dú)石電容，濾除石電容，濾除高頻噪聲高頻噪聲744:43如有必要，用獨(dú)立電源為微弱信號檢測電路單獨(dú)供電；電源電源耦合耦合在電源的交流輸入端并聯(lián)用壓敏電阻抑制尖峰脈沖/浪涌電壓；用低通濾波器濾除工頻電網(wǎng)上的射頻干擾；交流電源輸入輸出電源濾波器抑制射頻干擾754:43輸入輸出相互絕緣的屏蔽層相互絕

29、緣的屏蔽層交流電源地檢測系統(tǒng)地764:43隔離技術(shù)隔離技術(shù)：阻斷干擾信號傳導(dǎo)通路，并抑制干擾信號強(qiáng)度 常見的抗干擾技術(shù)常見的抗干擾技術(shù)屏蔽技術(shù)屏蔽技術(shù)：可抑制電磁干擾在空間的傳播，并切斷輻射干擾的傳播途徑接地技術(shù)接地技術(shù)：保護(hù)人身和設(shè)備安全；提供參考零電位；阻隔地環(huán)路濾波技術(shù)濾波技術(shù)：根據(jù)頻率選擇性地抑制干擾信號774:43利用金屬材料制成利用金屬材料制成容器，將需要防護(hù)的電容器，將需要防護(hù)的電路包圍在其中，可以防路包圍在其中，可以防止電場或磁場耦合干擾止電場或磁場耦合干擾。屏蔽可分為靜電屏蔽。屏蔽可分為靜電屏蔽、低頻磁屏蔽和電磁屏、低頻磁屏蔽和電磁屏蔽等幾種。根據(jù)不同的蔽等幾種。根據(jù)不同的對

30、象，使用不同的屏蔽對象，使用不同的屏蔽方式。方式。 未加屏蔽罩時，中頻變壓器線圈易受外界干擾。加屏蔽罩后的中頻變壓器784:43靜電屏蔽 靜電屏蔽的容器壁上允許有較小的孔洞（作為引線孔或調(diào)試孔），它對屏蔽的影響不大。 用銅或鋁等導(dǎo)電性良好的金屬為材料制作而成把需要屏蔽的電路放于屏蔽層內(nèi)，外部干擾電場的電力場不影響其內(nèi)部的電路，反之，容器內(nèi)電路產(chǎn)生的電力線也不影響外部電路。條件：接地794:43用來隔離低頻磁場和靜磁場用來隔離低頻磁場和靜磁場采用高導(dǎo)磁材料作屏蔽層，以便讓低頻采用高導(dǎo)磁材料作屏蔽層，以便讓低頻干擾磁力線只從磁阻很小的磁屏蔽層上通過。干擾磁力線只從磁阻很小的磁屏蔽層上通過。使屏蔽層

31、內(nèi)部的電路免受低頻磁場耦合干擾使屏蔽層內(nèi)部的電路免受低頻磁場耦合干擾的影響。的影響。4:43高頻磁場遇到導(dǎo)電良好的電磁屏蔽層時，高頻磁場遇到導(dǎo)電良好的電磁屏蔽層時，就在其外表面感應(yīng)出同頻率的電渦流，從而消就在其外表面感應(yīng)出同頻率的電渦流，從而消耗了高頻干擾源磁場的能量。其次，電渦流也耗了高頻干擾源磁場的能量。其次，電渦流也將產(chǎn)生一個新的磁場，抵消了一部分干擾磁場將產(chǎn)生一個新的磁場，抵消了一部分干擾磁場的能量，從而使電磁屏蔽層內(nèi)部的電路免受高的能量，從而使電磁屏蔽層內(nèi)部的電路免受高頻干擾磁場的影響。頻干擾磁場的影響。采用導(dǎo)電良好的金屬材料制作采用導(dǎo)電良好的金屬材料制作4:43f 100MHz時，

32、可在塑料殼體上鍍或噴以銅時，可在塑料殼體上鍍或噴以銅層或銀層制成屏蔽體。層或銀層制成屏蔽體。若將高頻屏蔽層接地，就同時具有靜電若將高頻屏蔽層接地，就同時具有靜電屏蔽的功能，也常成為電磁屏蔽。屏蔽的功能，也常成為電磁屏蔽。高頻磁屏蔽層所需的厚度與干擾頻率有關(guān)高頻磁屏蔽層所需的厚度與干擾頻率有關(guān)f 1MHz時，用時，用0.05mm厚的金屬制成的屏蔽厚的金屬制成的屏蔽體可將場強(qiáng)度減為原場強(qiáng)的體可將場強(qiáng)度減為原場強(qiáng)的1/100左右左右f 10MHz時，用時，用0.01mm厚的屏蔽體可將場厚的屏蔽體可將場強(qiáng)度減為原場強(qiáng)的強(qiáng)度減為原場強(qiáng)的1/100甚至更低甚至更低軍用屏蔽帳篷4:4383在檢測系統(tǒng)中，可以

33、處理的最高信號電平受電路特性的限制，但最小可檢測電平取決于噪聲。也就是說，噪聲限制了傳感器的分辨率和系統(tǒng)的動態(tài)范圍。當(dāng)一個系統(tǒng)的信號擾動很大，在無法區(qū)分干擾源時，可先加以屏蔽。頻率高于1000Hz或阻抗大于1000歐時，一般采用金屬導(dǎo)體屏蔽，如鋁或銅等。對于低頻擾動或低阻抗的情況，可采用磁屏蔽，如鐵鎳導(dǎo)磁合金等。此外，也可先給前置放大器單獨(dú)供電如有效果，說明噪聲主要來自外部干擾，則可進(jìn)一步采取屏蔽措施。如果還不能減少擾動，就應(yīng)認(rèn)為噪聲主要是系統(tǒng)內(nèi)部元部件的隨機(jī)的基本噪聲。4:43電路組件、高增益的放大器常常裝在一個金屬盒內(nèi)，一方面形成具有一定機(jī)械強(qiáng)度的固定構(gòu)件，另一方面保護(hù)其內(nèi)部電路組件、放大

34、器等免受電磁輻射的騷擾。屏蔽體的接地放大器屏蔽盒的接地4:43放大器與屏蔽盒之間存在寄生電容，寄生電容C1S和C3S使放大器的輸出端到輸入端有一反饋通路反饋如不消除，則放大器將產(chǎn)生自激振蕩。解決方法：把屏蔽盒接至放大器的公共端，將C2S短路。當(dāng)C2S時，UN0。該屏蔽體連接方式，在放大器的公共端不接地的電路中也適用。4:43頻率低于1 MHz時，電纜屏蔽層的接地一般采用一端接地方式，以防止干擾電流流經(jīng)電纜屏蔽層，使信號電路受到干擾。一端接地還可以避免干擾電流通過電纜屏蔽層形成地環(huán)路，從而可防止磁場的干擾。電纜屏蔽層的接地點應(yīng)根據(jù)信號電路的接地方式來確定。電纜屏蔽層的接地4:43電纜屏蔽層有A、

35、B、C、D四個可能的接地點4:431. 屏蔽層接到A點，顯然是不適合的因為屏蔽層的干擾電流會因此直接流入一條芯線，產(chǎn)生干擾電壓，而且該干擾電壓與信號電壓是串聯(lián)的。4:43B點接地時，加至放大器輸入端的有干擾電壓UG1和UG2，并由C1、C12分壓，放大器輸入端的干擾電壓為)(2G1G121112UUCCCU由上式可見，這種接地方式是不能令人滿意的。4:43C點接地時，加至放大器輸入端的仍有電壓UG1，經(jīng)C1、C12分壓后，在放大器輸入端產(chǎn)生的干擾電壓為這種接地方式仍不理想。1G121112UCCCU4:43D點接地時，放大器輸入端沒有騷擾電壓存在。4:43當(dāng)電路有一個不接地的信號源與一個接地的

36、放大器連接時，連接電纜的屏蔽層應(yīng)接至放大器的公共端。同理，當(dāng)一個接地的信號源與一個不接地的放大器連接時，連接電纜的屏蔽層應(yīng)接至信號源的公共端。圖(a)(d)分別表示在放大器的公共端接地，或在信號源的公共端接地4:43當(dāng)頻率高于1 MHz或電纜長度超過信號波長的1/20時，常采用多點接地方式，以保證屏蔽層上的地電位。長電纜應(yīng)在每隔1/10波長處接地一次。由于集膚效應(yīng)，減少了屏蔽層上信號電流與騷擾電流的耦合。集膚效應(yīng)使騷擾電流在屏蔽層外表面流動，而信號電流在屏蔽層內(nèi)表面流動。同軸電纜在高頻時多點接地能提供一定的磁屏蔽作用。4:43高頻時電路中的雜散電容的耦合會形成地環(huán)路。這時電纜屏蔽層通過雜散電容

37、實際上已被接地。若用一個小電容代替雜散電容，則可形成混合接地(復(fù)合接地)：低頻時，因小電容對低頻的阻抗很高，電路是一點接地；高頻時，小電容的阻抗變得很低，電路變成多點接地。所以，這種接地方法對寬頻帶工作是有利的。必須指出，電纜屏蔽層的一端接地并不能防止磁場的干擾4:4395接地技術(shù)接地技術(shù)接地是為電流返回其源提供的低阻抗通道接地的要求接地的要求(1) 理想的接地應(yīng)使流經(jīng)地線的各個電路、設(shè)備的電流互不影響，即不使其形成地電流環(huán)路，避免使電路、設(shè)備受磁場和地電位差地影響。(2) 理想的接地導(dǎo)體（導(dǎo)線或?qū)щ娖矫妫?yīng)是零阻抗的實體，流過接地導(dǎo)體的任何電流都不應(yīng)該產(chǎn)生電壓降即各接地點之間沒有電位差，或者

38、說各接地點間的電壓與電路中任何功能部分的電位比較均可忽略不計。(3) 接地平面應(yīng)是零電位，它作為系統(tǒng)中各電路任何位置所有電信號的公共電位參考點。(4) 良好的接地平面與布線間將有大的分布電容，而接地平面本身的引線電感將很小。理論上，地必須能吸收所有信號，使設(shè)備穩(wěn)定地工作。接地平面應(yīng)采用低阻抗材料制成，并且有足夠的長度、寬度和厚度。以保證在所有頻率上均呈現(xiàn)低阻抗。4:43通常，電路、用電設(shè)備按作用可分類為：安全接地（Safety Grounds）信號接地（Signal Grounds）安全接地信號接地設(shè)備安全接地接零保護(hù)接地防雷接地單點接地多點接地混合接地懸浮接地接地的分類4:43著眼于安全。接

39、地電阻值必須小于規(guī)定的數(shù)值。 例：電烙鐵的外殼的良好地接大地，保證人身安全以及焊接對象不致被靜電擊穿。97安全地安全地4:4398對于儀器、通訊、計算機(jī)等電子技術(shù)來說，“地”多是指電信號的基準(zhǔn)電位/公共參考端?？梢越哟蟮兀部梢耘c大地隔絕。常將儀器設(shè)備中的公共參考端稱為信號地。作為各級電路的電流通道；保證電路工作穩(wěn)定、抑制干擾。4:431. 信號接地是為了設(shè)備、系統(tǒng)內(nèi)部各種電路的信號電壓提供一個0電位的公共參考點或面。2. 對于電子設(shè)備，將其底座或者外殼接地，除了提供安全接地外，更重要的是為了在電子設(shè)備內(nèi)部提供一個作為電位基準(zhǔn)電位基準(zhǔn)的導(dǎo)體，以保證設(shè)備工作穩(wěn)定，抑制電磁騷擾。這個導(dǎo)體稱為接地面

40、接地面。3. 設(shè)備的底座或者外殼往往采用接地導(dǎo)線連接至大地，接地面的電位一旦出現(xiàn)不穩(wěn)定，就會導(dǎo)致電子設(shè)備工作的不穩(wěn)定。 信號地4:43u復(fù)雜系統(tǒng)中，既有高頻信號，又有低頻信號；u既有強(qiáng)電電路，又有弱電電路；u既有模擬電路，又有數(shù)字電路；u既有頻繁開關(guān)動作的設(shè)備，又有敏感度極高的弱信號裝置。 4.信號接地的連接對象是種類繁多的電路，因此信號地線的接地方式多種多樣。為了滿足復(fù)雜的用電系統(tǒng)的EMC要求，必須將不同類型的信號電路分成若干類別，以同類電路構(gòu)成接地系統(tǒng)。4:43模擬信號地模擬信號地 101是敏感信號和小信號的返回路徑，包括弱信號檢測電路、傳感器輸入電路、前級放大電路和單片機(jī)模擬電源等，這些

41、信號的特點是電壓低、信號幅度弱并且幅值代表信號的大部分信息，特別容易受到干擾而失效或降級，所以模擬信號地線的橫截面積應(yīng)盡量大些。 4:43數(shù)字信號地數(shù)字信號地由于數(shù)字信號處于脈沖工作狀態(tài)，動態(tài)由于數(shù)字信號處于脈沖工作狀態(tài)，動態(tài)脈沖電流在接地阻抗上產(chǎn)生的壓降往往成為脈沖電流在接地阻抗上產(chǎn)生的壓降往往成為微弱模擬信號的干擾源，為了避免數(shù)字信號微弱模擬信號的干擾源，為了避免數(shù)字信號對模擬信號的干擾，對模擬信號的干擾，兩者的地線應(yīng)分別設(shè)置兩者的地線應(yīng)分別設(shè)置，再匯集于所選擇的一點，再匯集于所選擇的一點。102數(shù)字?jǐn)?shù)字邏輯信號（單片機(jī)邏輯信號、時鐘信號、邏輯信號（單片機(jī)邏輯信號、時鐘信號、通信總線上的信

42、號）的返回路徑。通信總線上的信號）的返回路徑。4:43信號源地信號源地傳感器可看作是測量裝置的信號源，多數(shù)情況下信號較為微弱，可以認(rèn)為傳感器的公共參考端就是信號源地線，它必須與測量裝置進(jìn)行正確的連接才能提高整個檢測系統(tǒng)的抗干擾能力。負(fù)載（功率）地負(fù)載（功率）地是大功率信號的地。負(fù)載的電流一般都比前級信號電流大得多，負(fù)載地線上的電流有可能干擾前級微弱的信號，因此負(fù)載地線必須與其他信號地線分開。1034:43一點接地混合式接地兩端接地缺陷：當(dāng)兩個接地點之間存在地電位差噪聲時，該地電位差噪聲將導(dǎo)致干擾電流流過屏蔽層1MHz1MHz104單點接地和多點接地單點接地和多點接地 4:43105（1）各點電

43、位不為0，從抑制干擾角度考慮，該方式最不適用。分析：（2）結(jié)構(gòu)比較簡單，各個電路的接地引線比較短，其電阻相對小，所以，常用于設(shè)備機(jī)柜中的接地或各接地電平差別不大的電路。（3）如果各個電路的接地電平差別不大，可以采用這種接地方式。需要注意：高電平電路會干擾低電平電路。（4）采用共用地線串聯(lián)一點接地時必須注意，要把具有最低接地電平的電路放置在最靠近接地點G的地方（A點），使B點和C點的接地電位受其影響最小。 4:43當(dāng)頻率低于1MHz時電路1電路2電路3ABCi1i2i3R1R2R3uA = R1i1uB = R2i2uC = R3i3特點：各路地電流不耦合高頻時，各級經(jīng)分布C及L耦合1064:4

44、3（3）該方式不適合于高頻，高頻時地線長度接近于1/4波長時，輸入阻抗無窮大，即相當(dāng)于開路 ，地線不僅起不到作用，還將有很強(qiáng)的天線效應(yīng)向外輻射干擾信號。缺點：（1）各個電路分別采用獨(dú)立地線接地，需多根獨(dú)立地線，增加地線長度，阻抗增大；使用麻煩，結(jié)構(gòu)笨重。（2）各地線間耦合隨頻率f 增加，地線阻抗、地線間電感及電容都增大一般要求地線長度不應(yīng)超過信號波長的1/20。 適用于幾適用于幾MHz以下以下設(shè)計多級電路的地線應(yīng)注意以下兩個原設(shè)計多級電路的地線應(yīng)注意以下兩個原則：則：1. 1. 公用地線截面積應(yīng)盡量大些，以減公用地線截面積應(yīng)盡量大些，以減小地線的內(nèi)阻；小地線的內(nèi)阻；2. 2. 應(yīng)把電流最大的電

45、路放在距電源的應(yīng)把電流最大的電路放在距電源的接地點最近的地方。接地點最近的地方。4:43電路1電路2電路3當(dāng)頻率高于10MHz時板地，可以板地，可以是金屬板條，是金屬板條，也可以是金也可以是金屬機(jī)殼屬機(jī)殼特點： 適用于高頻，板地鍍銀降低高頻阻抗； 低頻特性劣于單點接地。1084:43分析:（1）為了降低電路的地電位，每個電路的地線應(yīng)盡可能縮短，以降低地線阻抗。（2）但在高頻時，由于集膚效應(yīng)，高頻電流只流經(jīng)導(dǎo)體表面，即使加大導(dǎo)體厚度也不能降低阻抗。多點接地方式的優(yōu)點：地線較短，適用于高頻情況。缺點：形成各種地線回路，造成地回環(huán)路干擾，（3）為了在高頻時降低地線阻抗，通常要將地線和公共地鍍銀。4:

46、43混合接地特點：兼顧高頻和低頻1104:43 總結(jié)：單點接地適用于低頻，多點接地適用于高頻。 頻率在1MHz以下 采用一點接地方式； 頻率高于10MHz應(yīng) 多點接地； 頻率在110MHz之間， 混合接地。一般情況，若一點接地，電線長度不超過0.05，否則應(yīng)采用多點接地(還要看接地電流的大小，以及允許在每一接地線上產(chǎn)生多大的電壓降)若一個電路對該電壓降很敏感，則接地線長度應(yīng)不大于0.05或更小。如果電路只是一般的敏感，則接地線可以長些(如0.15)。4:43地之間的連接地之間的連接 地間電路板普通走線連接：使用這種方法可以保證在中兩個地線之間可靠的低阻抗導(dǎo)通，但僅限于中低頻信號電路地之間的接法

47、。 地間大電阻連接：大電阻的特點是一旦電阻兩端出現(xiàn)壓差，就會產(chǎn)生很弱的導(dǎo)通電流，把地線上電荷泄放掉之后，最終實現(xiàn)兩端的壓差為零。 地間電容連接：電容的特性是直流截止和交流導(dǎo)通，應(yīng)用于浮地系統(tǒng)中。1124:43地之間的連接地之間的連接 地間磁珠連接：磁珠等同于一個隨頻率變化的電阻，它表現(xiàn)的是電阻特性。應(yīng)用于快速小電流波動的弱信號的地與地之間。 地間電感連接：電感具有抑制電路狀態(tài)變化的特性，可以削峰填谷，通常應(yīng)用于兩個有較大電流波動的地與地之間。 地間小電阻連接：小電阻增加了一個阻尼，阻礙地電流快速變化的過沖；在電流變化時候，使沖擊電流上升沿變緩。1134:43按濾波器頻率特性分類： 高通、低通、

48、帶通、帶阻按濾波器對干擾信號的處理方式分類： 反射式、吸收（損耗式）按濾波器構(gòu)成形式： 硬件濾波器、軟件濾波器 濾波技術(shù)濾波技術(shù)1144:43115交流電源濾波器 電源網(wǎng)絡(luò)吸收了各種高、低頻噪聲，常用LC濾波器或?qū)Ｓ脼V波器來抑制混入電源的噪聲。 帶交流電源 濾波器的插座4:43直流電源濾波器 直流電源往往為幾個電路所共用，為了避免通過電源內(nèi)阻造成幾個電路間互相干擾，應(yīng)在每個電路的直流電源上加上RC或LC退耦濾波器。濾波電容要用高頻小電容旁路，各部分電路的電源濾波電容盡可能靠近該電路。1164:43晶閘管隔離：可代替繼電器驅(qū)動負(fù)載，不會產(chǎn)生火花或電弧干擾。 隔離技術(shù)隔離技術(shù)變壓器隔離：隔離低頻干

49、擾信號（只能傳輸交流只能傳輸交流信號信號）扼流圈隔離：抑制高頻干擾（可傳輸交、直流信號）光電耦合隔離：輸入量、輸出量都是電流，但兩者之間相互絕緣?？筛綦x兩電路單元間的干擾信號。繼電器隔離：實現(xiàn)強(qiáng)、弱電器件間的隔離，驅(qū)動大功率設(shè)備。有觸點，通斷時會產(chǎn)生火花或電弧引起干擾。1174:43隔離技術(shù)隔離技術(shù)變壓器隔離：隔離低頻干擾信號（只能傳輸交流只能傳輸交流信號信號）118阻隔地回路的形成來抑制地回路干擾采用隔離變壓器不能傳輸直流信號，也不適于傳輸頻率很低的信號。但是，隔離變壓器對地線中較低頻率的干擾具有很好的抑制能力。同時，電路中的信號電流只在變壓器繞組連線中流過，因此可避免對其它電路的干擾。4:

50、43隔離技術(shù)隔離技術(shù)扼流圈隔離：抑制高頻干擾（可傳輸交、直流信號）119縱向扼流圈又稱為中和變壓器，對地回路共模干擾電流呈現(xiàn)出相當(dāng)高的阻抗，使其受到抑制。所以，扼流圈對信號電流不起扼流作用，并且不切斷直流回路。扼流圈對地回路干擾電流呈現(xiàn)高阻抗，起到抑制地回路干擾的作用。 由兩個繞向相同、匝數(shù)相同的繞組構(gòu)成，常用雙線并繞。信號電流在兩個繞組流過時方向相反，稱為異模電流，產(chǎn)生的磁場相互抵消，呈現(xiàn)低阻抗。 地線中的干擾電流流經(jīng)兩個繞組的方向相同，稱為共模電流，產(chǎn)生的磁場同向相加。4:43光耦合器是一種電光電耦合器件，其輸入、輸出量均為電流，但兩者之間從電氣上看卻是絕緣的，輸入、輸出回路的絕緣電阻可高

51、達(dá)1010、耐壓超過1kV。光耦中的發(fā)光二極管一般采用砷化鎵紅外發(fā)光二極管，而光敏元件可以是光敏二極管、三極管、達(dá)林頓管，甚至可以是光敏雙向晶閘管、光敏集成電路等。 隔離技術(shù)隔離技術(shù)120光電耦合隔離，可較大地提高系統(tǒng)的抗共模干擾能力。 光電耦合對數(shù)字電路特別適用。在模擬電路中，由于電流與光強(qiáng)的線性關(guān)系較差，在傳輸模擬信號時會產(chǎn)生較大的非線性失真，故光電耦合器的使用受到限制。光電耦合器完全切斷了兩個電路的地回路。兩個電路的地電位即使不同，也不會造成干擾。4:43關(guān)于旁路與去耦關(guān)于旁路與去耦在電路板上每個器件的電源與地線之間放置一個0.010.1F的電容，濾除高頻噪聲。在制作電路板時，常做的事：

52、在電路板的電源接入端放置一個110F的電容，濾除低頻噪聲；旁路旁路是指給信號中的某些有害部分提供一條低阻抗的通路。旁路電容主要針對高頻(20MHz）干擾的，而電源中高頻干擾是典型的無用成分，需要將其在進(jìn)入目標(biāo)芯片之前提前除去。1214:43退耦/去耦（Decouple），在電源中退耦表示，當(dāng)芯片內(nèi)部進(jìn)行開關(guān)動作或輸出發(fā)生變化時，需要瞬時從電源在線抽取較大電流，此瞬時的大電流可能導(dǎo)致電源在線電壓的降低，從而引起對自身和其他器件的干擾。為了減少這種干擾，需要在芯片附近設(shè)置一個儲電的“小水池”以提供這種瞬時的大電流能力。關(guān)于旁路與去耦關(guān)于旁路與去耦在電源電路中，旁路和退耦在電源電路中，旁路和退耦都是

53、為了減少電源噪聲。旁路主都是為了減少電源噪聲。旁路主要是為了減少電源上的噪聲對器要是為了減少電源上的噪聲對器件本身的干擾；退耦是為了減少件本身的干擾；退耦是為了減少器件產(chǎn)生的噪聲對電源的干擾。器件產(chǎn)生的噪聲對電源的干擾。1224:431234:431244:43125end4:43雙絞線的英文名字叫Twist-Pair。是綜合布線工程中最常用的一種傳輸介質(zhì)。雙絞線采用了一對互相絕緣的金屬導(dǎo)線互相絞合的方式來抵御一部分外界電磁波干擾，更主要的是降低自身信號的對外干擾。把兩根絕緣的銅導(dǎo)線按一定密度互相絞在一起，可以降低信號干擾的程度，每一根導(dǎo)線在傳輸中輻射的電波會被另一根線上發(fā)出的電波抵消?！半p絞

54、線”的名字也是由此而來。1264:43qq+q1274:431 / f 噪聲是由兩種導(dǎo)體的接觸點電導(dǎo)的隨機(jī)漲落引起的，凡是導(dǎo)體接觸不理想的器件都存在1/ f 噪聲，1/ f 噪聲的幅度分布為高斯分布。 1 / f 噪聲功率譜密度函數(shù)Sf ( f )正比于1/ f，頻率越低，這種噪聲的功率譜密度越大，在低頻段1/ f 噪聲的幅度可能很大，所以1/f噪聲又叫低頻噪聲。當(dāng)頻率趨近于零時，Sf ( f )趨近于無窮大（實際上，當(dāng)頻率低到一定程度時，1/ f 噪聲的幅度趨向于常數(shù)）。1284:43高斯噪聲是指噪聲指定幅度X出現(xiàn)的概率服從高斯分布的噪聲。高斯噪聲具有這樣的特性：當(dāng)來自兩個以上的噪聲有效值(

55、rms)進(jìn)行合成時，而且提供的這些噪聲源都是不相關(guān)的（即一種噪聲信號不能轉(zhuǎn)換為另一種噪聲信號），這樣合成的總噪聲不是這些噪聲的算術(shù)和而是它們平方和的平方根(rss)（這意味著噪聲功率線性疊加，即平方和相加）。1294:43白噪聲是指在給定帶寬內(nèi)噪聲功率與頻率無關(guān)的噪聲。電阻的熱噪聲、PN結(jié)的散彈噪聲都是白噪聲。1304:43功率譜密度函數(shù)：設(shè)噪聲電壓x(t)的功率為Px，在角頻率與+之間的功率為Px，噪聲功率譜密度函數(shù)定義為xxPS0lim)(它反映的是噪聲功率在不同頻率點上的分布情況。噪聲譜密度函數(shù)：在任何頻率范圍內(nèi)將f =1Hz帶寬的噪聲有效值所定義的函數(shù)稱為噪聲譜密度函數(shù)。單位為nV/H

56、z或pA/Hz 1314:43fEfSennvN/)()/(HzVEn 表示中心頻率為 f 的窄帶寬f 內(nèi)的等效輸入噪聲電壓有效值In 表示同樣帶寬f 內(nèi)的等效輸入噪聲電流有效值當(dāng)帶寬f為1Hz時，設(shè)等效輸入噪聲電壓en的功率譜密度為Snv( f )，等效輸入噪聲電流in的功率譜密度為Sni( f )，則 2nE2nI和分別為等效輸入噪聲電壓和電流的功率 2nE2nI和分別表示電壓源和電流源的功率譜密度功率譜密度。fEfSnnv/)(2(V2/Hz)fIfSnni/)(2(A2/Hz)噪聲源的歸一化譜密度經(jīng)常表示為平方根譜密度fIfSinniN/)()/(HzA1324:43 電力線噪聲：133尖峰脈沖：電網(wǎng)大功率開關(guān)的通斷、大功率設(shè)備、電機(jī)、變壓器的啟動、停止等。干擾途徑：一般是通過電源系統(tǒng)引入到檢測電路中。后果：檢測波形畸變，計算機(jī)的程序跑飛、死機(jī)。污染低壓（220V）工頻電網(wǎng)的一種主要干擾。4:43 電力線噪聲：134工頻電磁場：由工頻電力線供電的場所（實驗室、工廠的生產(chǎn)現(xiàn)場等），都會有一定強(qiáng)度的工頻電磁輻射。電網(wǎng)電壓波動：電網(wǎng)的欠壓、過壓。高電壓、小電流的工頻設(shè)備附近存在著較強(qiáng)的工頻電場低電壓、大電流的工頻