电子学/电子电路中的噪声

电气噪声

任何形式的无用能量，会干扰想要信号的正常和轻松接收和再现。

分类

基于来源

1. 外部噪声
   1. 大气
   2. 地外
      1. 太阳
      2. 宇宙
   3. 工业
2. 内部噪声
   1. 热骚动噪声
   2. 散粒噪声
   3. 传输时间噪声
   4. 闪烁噪声
   5. 其他来源

热噪声

热骚动噪声

也称为约翰逊噪声或白噪声。

$P_{n}\propto \ T\;\delta \!f=k\,T\;\delta \!f$

其中k = 玻尔兹曼常数 = 1.38x10^-23J/K

T = 绝对温度，K = 273 + °C

δ f = 感兴趣的带宽

P_n = 电阻的最大噪声功率输出

$P_{n}={\frac {V^{2}}{R_{L}}}={\frac {\left({\frac {V_{n}}{2}}\right)^{2}}{R}}={\frac {V_{n}^{2}}{4R}}$
$V_{n}^{2}=4RP_{n}=4RkT\;\delta \!f$
$V_{n}={\sqrt {4kT\;\delta \!f\;R}}$

散粒噪声

$i_{n}={\sqrt {2ei_{p}\;\delta \!f}}$

其中i_n = 均方根散粒噪声电流

e = 电子电荷 = 1.6x10^-19C

i_p = 直流二极管电流

δ f = 系统带宽

噪声计算

多个来源的叠加

噪声电压

$V_{n}1={\sqrt {4kT\,\delta \!f\,R_{1}}}$, $V_{n}2={\sqrt {4kT\,\delta \!f\,R_{2}}}$...等等，那么

$V_{n,tot}={\sqrt {{V_{n}1^{2}}+{V_{n}2^{2}}+...}}={\sqrt {4kT\,\delta \!f\,R_{tot}}}$

其中 R_tot = R₁+R₂+...

级联放大器级联造成的加成

R_eq = R₁+R'₂
$R_{eq}=R_{1}+{\frac {R_{2}}{A_{1}^{2}}}+{\frac {R_{3}}{{A_{1}^{2}}{A_{2}^{2}}}}$

降低噪声的方法

差分信号传输

差分信号传输是一种通过两条独立电线传输互补信号来传输信息的电气方法。该技术可用于模拟信号传输，例如一些音频系统，以及数字信号传输，例如 RS-422、RS-485、PCI Express 和 USB。

良好接地

理想的信号地无论多少电流流入地或流出地，都保持零电压。

当低电平信号在高电流附近传输时，不应允许它们的返回电流流过相同的导体。否则，像高电流上的交流纹波这样的噪声会调制低电平信号。

参考文献

Kennedy, George '电子通信系统' , 第 3 版。 ISBN 0-07-034054-4