电路中的噪声原来是这么回事
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作者:SSRT
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发布时间 :2025-04-14
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噪声包括固有噪声及外部噪声,这两种基本类型的噪声均会影响电子电路的性能。外部噪声来自外部噪声源,典型例子包括数字交换、60Hz噪声以及电源交换等。固有噪声由电路元件本身生成,最常见的例子包括宽带噪声、热噪声以及闪烁噪声等。本系列文章将介绍如何通过计算来预测电路的固有噪声大小,如何采用SPICE模拟技术,以及噪声测量技术等。
本底噪声是由电路本身引起的,由于电源的不纯净,电路的相位裕度和增益裕度不合适等等电路本身和器件的原因。这部分需要在电路设计时进行改进。
其他噪声是由于电路布局布线不合理等等认为因素,电磁兼容,导线间干扰等等。
模拟电路噪声的消除更多地依赖于经验而非科学依据。设计人员经常遇到的情况是电路的模拟硬件部分设计出来以后,却发现电路中的噪声太大,而不得不重新进行设计和布线。这种“试试看”的设计方法在几经周折之后最终也能获得成功。不过,避免噪声问题的更好方法是在设计初期进行决策时就遵循一些基本的设计准则,并运用与噪声相关的基本原理等知识。
低噪声前置放大器电路的设计方法
前置放大器在音频系统中的作用至关重要。本文首先讲解了在为家庭音响系统或PDA设计前置放大器时,工程师应如何恰当选取元件。随后,详尽分析了噪声的来源,为设计低噪声前置放大器提供了指导方针。最后,以PDA麦克风的前置放大器为例,列举了设计步骤及相关注意事项。
前置放大器是指置于信源与放大器级之间的电路或电子设备,例如置于光盘播放机与高级音响系统功率放大器之间的音频前置放大器。前置放大器是专为接收来自信源的微弱电压信号而设计的,已接收的信号先以较小的增益放大,有时甚至在传送到功率放大器级之前便先行加以调节或修正,如音频前置放大器可先将信号加以均衡及进行音调控制。无论为家庭音响系统还是PDA设计前置放大器,都要面对一个十分头疼的问题,即究竟应该采用哪些元件才恰当?
元件选择原则
由于运算放大器集成电路体积小巧、性能卓越,因此目前许多前置放大器都采用这类运算放大器芯片。我们为音响系统设计前置放大器电路时,必须清楚知道如何为运算放大器选定适当的技术规格。在设计过程中,系统设计工程师经常会面临以下问题。
1、是否有必要采用高精度的运算放大器?
输入信号电平振幅可能会超过运算放大器的错误容限,这并非运算放大器所能接受。若输入信号或共模电压太微弱,设计师应该采用补偿电压(Vos)极低而共模抑制比(CMRR)极高的高精度运算放大器。是否采用高精度运算放大器取决于系统设计需要达到多少倍的放大增益,增益越大,便越需要采用较高准确度的运算放大器。
2、运算放大器需要什么样的供电电压?
这个问题要看输入信号的动态电压范围、系统整体供电电压大小以及输出要求才可决定,但不同电源的不同电源抑制比(PSRR)会影响运算放大器的准确性,其中以采用电池供电的系统所受影响最大。此外,功耗大小也与内部电路的静态电流及供电电压有直接的关系。