噪声电路分析

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 楼主| xukun977 发表于 2018-6-2 19:05 | 显示全部楼层 |阅读模式
噪声这一块内容博大精深,对于电子工程师来说,最好不要深究【噪声理论】,因为这块内容很专业,想掌握很困难,更重要的是大多数人学了没多少用。
所以实用化起见,本贴只提及噪声源,模型和计算方法三大块。



关于噪声,许多书籍,许多论坛帖子都有提及,但是略感不足。
例如许多研究微电流源的论文,1/2篇幅介绍各种噪声特点和模型,后面1/2篇幅介绍低噪设计与前面部分却关系不大。我门期望的理论预测和实际测量一致。
许多噪声专著,理论性太强了,一本书够看半年的:

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我们只提取对工程师有益的部分,大多数公式推导要省略了。





 楼主| xukun977 发表于 2018-6-2 19:36 | 显示全部楼层
本帖最后由 xukun977 于 2018-6-2 21:07 编辑

噪声种类繁多,许多运放书上列了一页纸,看着都快睡着了。

噪声是随机过程,所以牵扯到概率与统计,相关内容感兴趣的自己看书,这里不提,因为我看了有点晕。

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一般只关注三种:热噪声,散弹噪声和低频1/f噪声。
关于热噪声,一般书上说它是白噪声,所谓的白,意思是跟太阳光一样,看起来是白色的,实际是多种颜色的混合,白噪声中有许多频率分量。

电阻热噪声公式是这样干出来的:
先由固体物理知,导体中资用噪声功率Nt正比于温度T和测量系统的带宽Δf,即Nt=kTΔf
再用集总电路理论中的资用功率定义,电阻源的内阻Rs等于无噪的负载RL时,负载上的资用功率=Et^2/4Rs
上面两个公式,一个反应内在机理,一个反应宏观表现,理论上是相等的,所以推出Et^2=4kTRsΔf







 楼主| xukun977 发表于 2018-6-2 19:47 | 显示全部楼层

电阻热噪声公式4kTR很常见,但必须交代一下,精确表达式中还有一项普朗克因子,P(f)=Q(e^Q-1)^-1,式中Q=hf/kT.在常见温度范围和频率范围内,Q<<1,所以P(f)=1。

奈奎斯特的推导,精妙绝伦,可惜的是大多数人无法体会。

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 楼主| xukun977 发表于 2018-6-2 20:56 | 显示全部楼层

电阻热噪声部分,了解一个数据:600GHz,记住一个常数室温下kT=4*10^-21或4kT=1.60*10^-20


Inked4534_LI.jpg




下面这个图片中,是阻抗之电阻部分产生噪声。


5647.JPG



 楼主| xukun977 发表于 2018-6-2 22:16 | 显示全部楼层

上面两个图片,有两个要点要理解:
1,噪声电压正比于带宽的方根,但是频带位于何处并不关心;
2,请仔细看清楚噪声电压公式中的R,并非局限于直流电阻!而是指复阻抗的实部!!!所以对于有涡流损耗的电感也会产生热噪声,有介质损耗的 电容也会产生热噪声。


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