电路噪声是如何产生的？

摘要： 电路噪声是指在电子系统中不需要的、对目的信号造成干扰的电气信号，这些噪声可以来源于多种因素，包括电源、数字电路、模拟电路以及外部电磁干扰等，以下是电路噪声形成的详细解释：电路噪声的...

电路噪声是指在电子系统中不需要的、对目的信号造成干扰的电气信号，这些噪声可以来源于多种因素，包括电源、数字电路、模拟电路以及外部电磁干扰等，以下是电路噪声形成的详细解释：

电路噪声的形成原因

1、电源噪声

传导发射和辐射发射：电源产生的噪声可以通过传导（如通过电源线）或辐射（如通过空间传播）的方式影响电路。

低频纹波和高频谐波：线性电源中的低频（如50Hz）纹波和开关电源中的高频谐波电压都是电源噪声的来源。

寄生参数：PCB走线、输入输出电容等引入的寄生电感和电阻也会导致电源噪声。

2、数字电路噪声

电磁辐射：数字电路中的高频信号可能通过电磁辐射干扰其他电路。

耦合噪声：数字电路与模拟电路之间的耦合也会产生噪声，这种噪声直接在电器上影响其他电路。

地线噪声：数字电路工作时，地线上的电势差变化会产生噪声，称为“地噪声”。

3、模拟电路噪声

热噪声（Johnson噪声）：由电导体内电流的电子能量不规则波动产生，具有宽带特性。

闪烁噪声（低频噪声）：由晶体表面不断产生或整合载流子而产生的低频噪声。

射击噪声（肖特基噪声）：由半导体内具有粒子特性的载流子产生，通常存在于二极管中。

4、外部电磁干扰

人为干扰源：包括数位电子、无线电传输、马达、开关、继电器等。

天然干扰源：如太阳黑子活动和闪电。

电路噪声的传播方式

1、传导耦合：噪声通过导线、电源线、地线等传导路径进入电路。

2、辐射耦合：噪声通过空间电磁波的形式干扰电路。

3、公共阻抗耦合：多个电路共用同一阻抗（如电源内阻、地线电阻）时，一个电路的噪声会通过该阻抗影响其他电路。

抑制电路噪声的方法

1、合理接地：采用单点接地或多点接地，减少地线间的电势差。

2、去耦电容：在电路的电源输出端加去耦电容，滤除高频噪声。

3、电磁屏蔽：使用屏蔽技术减少外部电磁干扰的影响。

4、优化PCB布局：合理安排元件位置，减少寄生参数的影响。

5、选择合适的元件：如高精度运算放大器、低噪声前置放大器等，以提高电路的抗噪性能。

表格：电路噪声来源及抑制方法

相关问题与解答

Q1: 如何区分电路中的噪声和信号？

A1: 电路中的噪声是指除目的信号以外的所有信号，通常表现为不需要的电压或电流波形，如果一个信号不是预期的信号，那么它就可以被视为噪声。

Q2: 为什么电源噪声难以完全消除？

A2: 电源噪声难以完全消除是因为它来源于多种因素，包括电源本身的不纯净、电路中的寄生参数以及外部电磁干扰等，虽然可以通过各种方法降低其影响，但很难做到完全消除。

电路噪声是一个复杂且多方面的问题，需要从源头、传播途径和接收器三个方面综合考虑来抑制，通过合理的设计、选择合适的元件和采取有效的屏蔽措施，可以显著降低电路噪声对系统性能的影响。