•输入参照噪声总量
•其中，
• 指放大器的噪声电压； • 指信源电阻； • 指信源电阻的热噪声； • 指放大器的噪声电流
•噪声系数：描述放大器噪声性能的一个重要指标 • 噪声系数的定义
•1、信噪比： 四端网络某一端口处信号功率与噪声功率之比。 信噪比SNR( Signal to Noise Ratio)通常用分贝数表示。
低（频）信号，数字、模拟信号要分开。尽可能把干扰源(如电
•三、电路板设计时应考虑的噪声种 类
•（三）传导噪声
•三、电路板设计时应考虑的噪声种 类
•三、电路板设计时应考虑的噪声种 类
•（三）传导噪声
四、电子电路抗干扰设计的依据
抑制干扰源 切断干扰途径 保护敏感器件
抑制干扰源常用的方法
(1)消除线圈反向电动势的方法
•减 少 辐 射 和 传 导 噪 声
抑制干扰源常用的方法
(2)消除接点火花的方法
•减 少 辐 射 噪 声
抑制干扰源常用的方法
(3)减小电机电磁噪声的方法
LI=L2=100μH、C1=C2=4700pF、C3＝0.01μF左右． C1、C2接电机外壳。注意电容、电感的引线要尽量 短。
•减 少 辐 射 噪 声
抑制干扰源常用的方法
(4)减小高频噪声对IC干扰的方法
in2g 2qIG B
•式
I
•为栅极漏泄电流。
G
中
• 爆米花噪声(popcorn frequency)
•
半导体的表面若受到污染便会产生这种
噪声，其影响长达几毫秒至几秒，噪声产生的原
因仍然未明，在正常情况下，并无一定的模式。 • )：
生产半导体时若采用较为洁净的工艺，会有助减
少这类噪声。
•
•运算放大器噪声 •运放输入端等效（换算）噪声电压的计算：
in2 4kTGB
• 由于电阻受热影响，其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。只能 统计其平均值，一般用电压均方根值表示。为便于运算，把电 阻R看作一个噪声电压源（或电流源）和一个理想无噪声的电 阻串联（或并联），如图所示。
• 当实际电路中包含多个电阻时。每一个电阻都将引入 一个噪声源。一般若有多个电阻并联时，总噪声电流等 于各个电导所产生的噪声电流的均方值相加，若有多个 电阻串联时，总噪声电压等于各个电阻所产生的噪声电 压的均方值相加。
其功率谱密度为 SI 2qIO
•式中IO•为流过PN结的电流，q•为电子电荷量。
• பைடு நூலகம்于晶体三极管的发射结正偏，所以散粒噪声主要
决定于发射极工作电流 Ie •，其噪声电流的均方值
ie2n 2qIe为B
•散粒噪声（Shot Noise）
•对于场效应管来说：
• 散粒噪声是由栅极内的电荷不规则起伏所引起的噪 声。对结型场效应管来说，则由通过PN结的漏电流引起 的噪声电流均方值为
4kTG
• 在频带宽度B内产生的热噪声电压均方值和电流的均方 值分别为
n2 4kTRB in2 4kTGB
•以上各式中，k•为玻耳兹曼常数（Soltzmann Constant）
k •=1.38×1023 J K •；T •为热力学温度，单位 K •。
为 •因此，噪声电压或电流的有效值
为
n2 4kTRB
•例：电阻热噪声的计算 •结论：电阻越大、温度越高，电阻的热噪声越大。
•对于LC并联谐振电路，所产生的噪声电压均方值
为
n2 4kTReB
•式中，Re •为谐振电路的谐振电阻。
r •对图8.2.5(a)所示的电路来说，损耗电阻 •所产生的
•声电压均方值为n2r 4kTrB
噪
• 在回路谐振时，折算到
•三、电路板设计时应考虑的噪声种 类
•（二）辐射噪声
• 对PCB板子的预留调测点（测试点）也要在设计阶段加以考 虑，测试点的物理位置，测试点的隔离等因素不可忽略，因为有 些小信号和高频信号是不能直接把探头加上去进行测量的。 此外 还要考虑其他一些相关因素，如采用元器件的封装外形，板子的 机械强度等。在做PCB板子前，要做出对该设计的设计目标心中 有数。
•起伏电流流经电 R•时，电阻两端就会产生噪声电 n
阻
压
•和噪声功率。常 SV ( f )•表示噪声的电压功率谱密度，SI ( f ) 以 •表示噪声的电流功率谱密度。
• 理论和实践证明，当温度为T（K）时，阻值为R的电阻所 产生的噪声电压功率谱密度和噪声电流功率谱密度分别为
SI
(
f
)
4kT
1 R
• 设计人员经常遇到的情况：硬件部分设计出来以 后，却发现电路中的噪声太大，不得不进行重新设计 和布线。
• 电子电路的噪声问题更多地依赖于经验去解决, 而不是根据规范的方法和严格的科学计算。但是， 避免噪声还是存在一定的设计准则去遵循，并在电 路设计开始时，就应该认真考虑与噪声相关的问题。
•电子系统的噪声和干扰
•（1）电阻热噪声（Thermal Noise）
• 电阻中的带电微粒（自由电子）在一定温度下受到热激 发后，在导体内部作无规则的运动（热骚动）而相互碰撞，两 次碰撞之间行进时，就产生一持续时间很短的脉冲电流。许多 这样的随机热骚动的电子所产生的这种脉冲电流的组合，就在 电阻内部形成了无规律的电流。在一足够长的时间内，其电流 平均值等于零，而瞬时值就在平均值的上下变动，称为起伏电 流。温度越高, 运动越剧烈。只有当温度下降到绝对零度时, 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, 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。
• 闪烁噪声（1/f 噪声）
• 由于半导体晶体表面不断产生或整合载流子而 产生的噪声。闪烁噪声大多集中在低频范围，对电阻 器及半导体会造成干扰，而双极芯片所受的干扰比场 效应晶体管大。其功率频谱密度随频率降低而增大。 在高频工作时, 可以忽略闪烁噪声。
•散粒噪声（Shot Noise）
• 对于双极型晶体管，散粒噪声是主要噪声源。 • 它是由单位时间内通过PN结载流子数目的随机起 伏而造成的。这种噪声具有宽带的特性。 • 散粒噪声的大小与晶体管的静态工作点电流有关，
•一、研究噪声和干扰的必要性
• 噪声与干扰没有本质区别，习惯上从器件外部窜扰进来的,
称为外部噪声（干扰），从器件内部产生的, 称为内部噪声。
•PCB调试时频繁遇到噪声称为：
• 器件噪声、辐射噪声和传导噪声。 •干扰源：•自然干扰：天电干扰、宇宙干扰、大地干扰
•工业干扰：广播电视、无线基站、工业设备
•（EMI）
每个IC并接一个0.01～O.1μF的高频滤波电容
•消 除 传 导 噪 声
抑制干扰源常用的方法
(5) PCB板的正确布线
•减 少 辐 射 噪 声
抑制干扰源常用的方法
•减
(6)消除可控硅干扰的方法
少
辐
一般C1=0.01μ F、R1=100—
射
300Ω左右。
噪
声
切断干扰传播路径
按干扰传播路径 可分为传导干扰 和辐射干扰两类 (1)消除电源噪声 的方法
ab两端的电压均方值为
n2
2 nr
Q2
4kTrB
L
r
2
4kT
2L2
r
B
4kTRe B
•得到如图8.2.5(b)所示的等效电路。
• 注意：
•1、热噪声电压虽很小，但被多级放大后，特别是有用 信号很微弱的情况下，会淹没在噪声中而无法被处理。
•2、理想电抗元件是不会产生噪声的, 但实际电抗元件 • 是有损耗电阻的, 这些损耗电阻会产生噪声。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。
切断干扰传播路径
(2)与噪声源隔离的方法
L1=1.3μH左右（为磁珠电感器）。也可用1OOΩ左
右的电阻代替。C1=C2=1000pF左右
•切
断
噪
声
传
递
路
径
切断干扰传播路径
(3)晶振的正确安装
•切 断 辐 射 噪 声 传 递 路 径
切断干扰传播路径
（4）设计PCB板时分区要合理，如强、弱信号，高（频）、
•电子电路的噪声和干扰
•一、研究噪声和干扰的必要性
• 电子系统或电子设备性能很大程度上与噪声和 干扰有关，电子电路处理电信号的灵敏度与噪声有 关。噪声对有用信号的处理产生了干扰, 特别是当 有用信号较弱时, 噪声的影响就更为突出, 严重时 会使信号淹没在噪声之中而无法处理。
•电子系统的噪声和干扰
•一、研究噪声和干扰的必要性
• 随着信号频率的提高，PCB上相邻信号线间的串扰将成正比 地增加，并且信号线上的反射将会相应增加。如果频率更高一些， 对布线的长度就有更严格的限制，根据分布参数的网络理论，高 速电路与其连线间的相互作用是决定性因素，在系统设计时不能 忽略。
•三、电路板设计时应考虑的噪声种 类
•（二）辐射噪声
• 通常高速电路的功耗和热耗散也都很大，在做高速PCB时应 引起足够的重视。 当板上有毫伏级甚至微伏级的微弱信号时，对 这些信号线就需要特别的关照，小信号由于太微弱，非常容易受 到其它强信号的干扰，屏蔽措施常常是必要的，否则将大大降低 信噪比。以致于有用信号被噪声淹没，不能有效地提取出来。
•放大器的噪声系数Nf(Noise Figure)定义：
•输入信噪比与输出信噪比的比值, 即:
N f
S / N i Psi / pni S / N o Ps0 / pn0
•用分贝数表示:
N f
10lg
psi /pni pso /pno
dB
N f
S / N i Psi / pni pn0 pn0 S / N o Ps0 / pn0 pni AP pnO1