電子線路的噪聲抑制技術(shù)分析

環(huán)境監(jiān)測網(wǎng)訊:摘要：隨著科技的發(fā)展，電子技術(shù)也不斷完善，電子技術(shù)水平也越來越成熟，在電子線路中，噪音干擾問題十分嚴(yán)重，噪音干擾問題逐漸受到重視，本文即針對電子線路中的噪聲問題，展開分析了噪聲產(chǎn)生的原因，探討了抑制噪聲的重要性，從而解決噪聲干擾問題，提升電子線路質(zhì)量。

1 引言

在電子線路中，產(chǎn)生的噪聲的原因和來源有很多，還會(huì)對電子線路造成不同程度的干擾，影響電子線路的正常運(yùn)行和質(zhì)量，因此，分析電子線路中的噪聲來源以及產(chǎn)生噪聲的原因，抑制電子線路中的噪聲問題至關(guān)重要，通過對電子線路的噪聲抑制技術(shù)分析，能夠有效的了解抑制噪聲的方法，并能根據(jù)不同情況，對具體問題具體分析，從而達(dá)到解決噪聲干擾的目的，對電子線路的運(yùn)行質(zhì)量具有重要意義。

2 電子線路噪聲產(chǎn)生的原因

電路的干擾是由電路內(nèi)部的噪聲產(chǎn)生的，電子線路噪聲不僅會(huì)降低傳遞信號的清晰度，還會(huì)將有效信號掩蓋，其既可以產(chǎn)生于電路內(nèi)部，也可以有電路外部引發(fā)，電子線路內(nèi)的噪聲表現(xiàn)形式主要有高頻熱噪聲、半導(dǎo)體器件噪聲、電磁干擾噪聲等。

2.1高頻熱噪聲

高頻熱噪聲是由于導(dǎo)電體內(nèi)部電子的無規(guī)則運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的，導(dǎo)體在沒有安培電流的情況下，其內(nèi)部電子運(yùn)動(dòng)沒有規(guī)律，導(dǎo)體的溫度越高，電子的運(yùn)動(dòng)越劇烈，溫度越低則相反。導(dǎo)體內(nèi)的電子在這種運(yùn)動(dòng)狀態(tài)下，總電流幾乎為零，但是電路中的某一部分一旦納入到放大化的電路中時(shí)，噪聲就會(huì)隨之放大，進(jìn)而影響正常工作，并且逐漸增強(qiáng)。在電子線路中，電路的熱噪聲與同頻帶成正比，通頻帶越寬，熱噪聲影響就越大，在通頻帶 內(nèi)，熱噪聲電壓有效值為： ，例如，如果電路通頻帶為 ，則電阻兩端熱噪聲電壓有效值為： ，從計(jì)算結(jié)果看來，噪聲的電動(dòng)勢能很小，但如果將其接入一個(gè)高增益放大電路中，輸出的噪聲就會(huì)很大，因此可見，它對高頻電路的干擾是必須要注意的。

2.2半導(dǎo)體器件噪聲

在電子設(shè)備中，半導(dǎo)體器件是必不可少的，而半導(dǎo)體的工作位置都是PN結(jié)，PN結(jié)又是由P型半導(dǎo)體和N型半導(dǎo)體組合而成，兩種類型的半導(dǎo)體在工作過程中會(huì)出現(xiàn)一定的勢壘區(qū)，同時(shí)引發(fā)電容效應(yīng)，當(dāng)正向電壓升高時(shí)，N區(qū)的電子和P區(qū)的空穴向耗盡區(qū)運(yùn)動(dòng)，相當(dāng)于給電容充電，反之，則相當(dāng)于電容放電。當(dāng)反向電壓升高時(shí)，會(huì)使耗盡區(qū)變寬，空穴離開耗盡區(qū)，電容放電，反之則是電容充電。當(dāng)電流流經(jīng)勢壘區(qū)時(shí)，這種變化就會(huì)使勢壘區(qū)電流產(chǎn)生不規(guī)則的震動(dòng)，從而產(chǎn)生電流噪聲。電流噪聲的強(qiáng)弱隨著電路溫度和頻帶寬度 的提高而增強(qiáng)，進(jìn)而干擾正常工作，影響工作效率。

2.3低頻噪聲

在現(xiàn)有的電子線路噪聲理論中普遍人為低頻噪聲是由電阻在制造過程中其內(nèi)部的導(dǎo)電微粒不連續(xù)而造成的，特別是碳膜電阻，其內(nèi)部的導(dǎo)電微粒非常細(xì)小且數(shù)量多、不連續(xù)，在電流經(jīng)過電阻時(shí)，不連續(xù)的微小導(dǎo)電顆粒會(huì)使電阻的導(dǎo)電率發(fā)生變化從而引起電流的變化，從而產(chǎn)生閃爆電弧發(fā)出噪聲；此外晶體管由于其參雜程度不同，也會(huì)發(fā)生類似電流通過具有不連續(xù)導(dǎo)電微粒的電阻時(shí)發(fā)出的爆裂噪聲和閃爍噪聲。

2.4電磁干擾噪聲

電磁干擾可以分為自然干擾和人為干擾兩大類（詳情見表1），主要是指電路板發(fā)出的雜散能量或外部進(jìn)入電路板的雜散能量，主要包括傳導(dǎo)型、輻射型、ESD（靜電放電）和雷電引起，在所有的電磁干擾形式中，輻射型電磁干擾最難控制，而想要抑制輻射干擾就必須控制電磁元器件。電磁元器件是組成電路板的重要部分，例如電路板中的繼電器、線圈等。當(dāng)電流經(jīng)過電磁元器件時(shí)，線圈的電感和外殼的分布電容將會(huì)向四周進(jìn)行電磁能量釋放，這就會(huì)對周圍的電路產(chǎn)生影響，同時(shí)，電磁元件工作都具有一定的反復(fù)性和持續(xù)性，在電流通過和切斷的過程中是不會(huì)造成瞬間的高壓反應(yīng)，使得瞬間具有浪涌特征的電流產(chǎn)生，從而對周圍電路造成干擾，使其產(chǎn)生振動(dòng)，進(jìn)而生成噪聲，嚴(yán)重影響正常工作。

3 抑制電子線路噪聲的重要性

隨著時(shí)代的進(jìn)步和科技的發(fā)展，電子線路的作用在生活和生產(chǎn)中逐漸凸顯出來，而電子線路中噪聲干擾問題一直是困擾相關(guān)工作人員的問題之一。在實(shí)際工作中，電子線路中的噪聲產(chǎn)生的源頭有很多，造成的影響也有大有小，但是若不能及時(shí)有效的采取抑制手段，將會(huì)對電子設(shè)備的功能和正常運(yùn)行造成不良影響。電子線路的干擾主要是來自于電子線路的噪聲，所以噪聲是電路受到干擾的關(guān)鍵因素，也是根源，影響電路信號的清晰程度，甚至?xí)?dǎo)致電路信號被噪聲淹沒，影響電子設(shè)備性能的發(fā)揮。

電子線路受到噪聲干擾是一個(gè)常見而又極其復(fù)雜的問題，它能影響整個(gè)電子線路的正常運(yùn)行，干擾檢測和數(shù)字采樣。目前，電子設(shè)備普遍都出于安全和節(jié)能的考慮，其靈敏度都很高、信號能量也很小，所以電子設(shè)備更容易受到干擾，如果是測量設(shè)備的話，就會(huì)影響其精度，甚至出現(xiàn)數(shù)據(jù)錯(cuò)誤，影響整個(gè)測量結(jié)果，造成重復(fù)測量，增加測量成本。電子設(shè)備受到噪聲干擾，不僅僅會(huì)影響整個(gè)電子線路運(yùn)行，同時(shí)還會(huì)影響電子設(shè)備的正常工作，影響運(yùn)行效率，降低使用壽命，進(jìn)而影響工作結(jié)果，導(dǎo)致資本浪費(fèi)，提高工作成本，因此，抑制電子線路噪聲工作勢在必行。

4 電子線路的噪聲抑制技術(shù)分析

針對電子線路中不同的噪聲因素和產(chǎn)生原因，可以在電路優(yōu)化選擇、電路合理布局、電源優(yōu)化、合理利用負(fù)反饋線路和半導(dǎo)體元器件的選擇等方面來對電子線路中的噪聲進(jìn)行有效地抑制。

4.1電路優(yōu)化選擇

優(yōu)化電路有效選擇是抑制電子線路噪聲的根本措施，不僅僅能有效的抑制噪聲的產(chǎn)生，還能促進(jìn)電路整體的運(yùn)行效率。正確的選擇電路不僅對本級電路具有直接性的影響，而且對整個(gè)電路參數(shù)和運(yùn)行狀態(tài)的影響也非常重要，因此在抑制電子線路噪聲中必須要選擇優(yōu)質(zhì)電路，還要根據(jù)不同的頻段、參數(shù)的需求來進(jìn)行，使得電路的節(jié)后達(dá)到最簡，從而保證干擾能夠有效減低，最終使電路中的噪聲控制在最小范圍內(nèi)。在電路選擇時(shí)，應(yīng)在性能、參數(shù)的要求下，盡可能的選擇抗干擾能力強(qiáng)的數(shù)字電路，從而進(jìn)一步控制噪聲干擾，保證電路正常運(yùn)行。

4.2電路合理布局

電路的合理布局能夠有效電路內(nèi)部電氣元件之間相互干擾，從而有效抑制電子線路中的噪聲干擾，因此，電路的合理化布局也能夠從根本上抑制噪聲。在分配電路布局時(shí)，應(yīng)對電流較大的線路板采取加大電源線寬的措施，從而降低環(huán)路電阻，對容易受到電容影響的高頻線路，在配置電容的過程中要實(shí)現(xiàn)合理化，使分布電容的影響降到最低。在合理布局的同時(shí)，還應(yīng)根據(jù)不同電路要求，選擇不同工作頻率的半導(dǎo)體元器件，在低頻段，晶體管由于存在勢壘電容和擴(kuò)散電容等問題，噪聲較大，而且柵極與導(dǎo)電溝間的反向電流Ig產(chǎn)生的散粒噪聲很小，因此選擇合適的電磁元器件對抑制噪聲干擾具有重要意義，不僅僅能夠適應(yīng)電子線路要求，還能有效抑制電路噪聲，緩解噪聲對電路的影響。

4.3優(yōu)化電源

電源是電路的基礎(chǔ)，是保證電路正常運(yùn)行的根本，也是抑制干擾的重要措施，因此，選擇優(yōu)質(zhì)的電源能夠使輸出的電流不會(huì)受到輸電網(wǎng)電壓的影響，同時(shí)，在日常工作中要保證足夠的功率閑置空間，來保證電源工作的穩(wěn)定性。在電子線路中，電源是基礎(chǔ)，是電路運(yùn)行的前提條件，選擇優(yōu)質(zhì)的電源，不僅能夠有效的抑制噪聲的干擾，還能使電路工作更全面、更可靠、更安全，提升了電路的運(yùn)行效率，增強(qiáng)了用電安全。

4.4負(fù)反饋電路

負(fù)反饋電路主要是通過反饋信號取樣、控制來穩(wěn)定電路，來提高放大器的信噪比，從而改善放大電路的動(dòng)態(tài)性能。負(fù)反饋信號可以穩(wěn)定電路的靜態(tài)工作點(diǎn)，進(jìn)而穩(wěn)定電路的電流和電壓等，在多級電路中，通過負(fù)反饋信號穩(wěn)定本級的靜態(tài)工作點(diǎn)。在多級電路中，第一級電路是原始小信號，就需要采用較大增益的共射電路組態(tài)，除非特殊需要，否則共射組態(tài)電路不加負(fù)反饋。因此，第一級電路噪聲只能通過后級的負(fù)反饋電路來抑制，在多級電路中，通過負(fù)反饋信號穩(wěn)定靜態(tài)工作點(diǎn)，可以有效的抑制本級電路噪聲的產(chǎn)生和傳播，所以說負(fù)反饋電路對抑制噪聲具有重要意義，但在引入負(fù)反饋電路時(shí)，必須要小心謹(jǐn)慎，因?yàn)樨?fù)反饋電路同樣是一個(gè)噪聲源，操作不當(dāng)也可能會(huì)產(chǎn)生噪聲，干擾電路。

4.5半導(dǎo)體元器件的選擇

在電子線路的低頻部分，晶體管往往存在勢壘電容和擴(kuò)散電容問題，因此，此頻率段的噪聲通常較大。在此頻率段可以采用結(jié)型場效應(yīng)管，因?yàn)閳鲂?yīng)管是多數(shù)載流子導(dǎo)電，沒有勢壘區(qū)電容和擴(kuò)散電容等問題，其且柵極與導(dǎo)電溝間的反向電流產(chǎn)生的散粒噪聲很小，而且還擁有較高的輸入阻抗。另外，金屬膜電阻的噪聲系數(shù)比碳膜電阻的小，所以在信號較弱的線路可以選擇金屬膜電阻。而且在同型號的半導(dǎo)體器件進(jìn)行選擇時(shí)，也應(yīng)該通過對比選出效果最好的晶體管。

5 結(jié)語

總而言之，在電子線路中，引發(fā)噪聲干擾的因素和原因有很多，主要有高頻熱噪聲、半導(dǎo)體器件噪聲、電磁干擾噪聲等，所以就必須具體情況具體分析，針對其問題提出其對策，如根據(jù)不同的工作頻段選擇合適的放大電路，對電路進(jìn)行合理布局，采用優(yōu)質(zhì)的電源，通過反饋電路來抑制噪聲，根據(jù)電路的不同工作頻率來選擇噪聲低的半導(dǎo)體元器件等措施，使得在不影響電子線路運(yùn)行的基礎(chǔ)上，對噪聲進(jìn)行有效的抑制，從而保證電子線路的運(yùn)行質(zhì)量，提高運(yùn)行效率，促進(jìn)電子線路在運(yùn)行中發(fā)揮重要作用。

參考文獻(xiàn)

[1]宋永年.淺析電子線路內(nèi)部干擾噪聲的成因及抑制措施[J].大眾科技，2008

[2]漆黎明.電子線路的噪聲抑制研究[J].實(shí)驗(yàn)研究，2016

[3]王光福.電子線路的噪聲抑制技術(shù)[J].電子質(zhì)量，2003.