2022-2023学年高二物理竞赛课件：放大电路中的噪声与干扰

放大电路中的噪声与干扰 放大电路中的噪声与干扰 放大电路中的噪声 放大电路中的干扰 2. 压控放大器 放模拟乘法器的应用 乘法器的一个输入端加一直流控制电压VC，另一输入端加一信号电压vs时，乘法器就成了增益为KVc的放大器。当Vc为可调电压时，就得到可控增益放大器。 调制和解调在通信、广播、电视和遥控等领域中得到广泛的应用。利用模拟乘法器的功能很容易实现调制和解调的功能。 3. 调制解调 end 6.7.1 放大电路中的噪声 1. 噪声的种类及性质 （1）电阻的热噪声 由电子无规则热运动而产生随时间而变化的电压称为热噪声电压。 一个阻值为R（Ω）的电阻未接入电路时，在频带宽度B内所产生的热噪声电压均方值为 K ——玻耳兹曼常数，T ——热力学温度（K），B ——频带宽度（Hz）。 功率和电压的形式分别为 6.7.1 放大电路中的噪声 1. 噪声的种类及性质 具有均匀的功率频谱的噪声称为白噪声 热噪声电压密度 热噪声电压本身是一个非周期变化的时间函数，它的频率范围是很宽广的。因而噪声电压Vn将随放大电路带宽的增加而增加。所以在设计放大电路时要综合考虑增益、带宽等诸多因素。 热噪声的功率频谱密度 （1）电阻的热噪声 6.7.1 放大电路中的噪声 1. 噪声的种类及性质 ① 热噪声 由于载流子不规则的热运动通过BJT内三个区的体电阻及相应的引线电阻时而产生。其中rbb所产生的噪声是主要的。FET主要是沟道电阻的热噪声。 （2）三极管的噪声 6.7.1 放大电路中的噪声 1. 噪声的种类及性质 （2）三极管的噪声 ② 散粒噪声 由于通过发射结注入到基区的载流子数目，在各个瞬时都不相同，因而引起发射极电流或集电极电流有一个无规则的波动，产生散粒噪声。散粒噪声电流为 q ——每个载流子所带电荷量的绝对值，I ——通过PN结电流的平均值，B ——频带宽度。 散粒噪声具有白噪声的性质 6.7.1 放大电路中的噪声 1. 噪声的种类及性质 （2）三极管的噪声 ③ 闪砾噪声 这种噪声与频率成反比，故又称为1/f 噪声或低频噪声。 JFET的噪声主要来源于沟道电阻热噪声，MOSFET的1/f 噪声较严重，因而低频时MOSFET比JFET的噪声大。一般而言，FET的噪声比BJT小。此外。电阻元件中碳膜电阻的1/f 噪声最大，绕线电阻的1/f 噪声最小。 集成运放的噪声，是由组成运放内部电路的元器件产生的噪声源以及内部电路连接的噪声源累计的结果。一般是通过实验方法进行测量。 6.7.1 放大电路中的噪声 2. 放大电路的噪声指标——噪声系数 定义 其中 AP 为功率增益 放大电路不仅把输入端的噪声进行放大，而且放大电路本身也存在噪声。所以，其输出端的信噪比必然小于输入端信噪比。 当NF用分贝（dB）表示时 6.7.1 放大电路中的噪声 2. 放大电路的噪声指标——噪声系数 因为 当满足 Ri=Ro 时，NF可表示为另一种形式： 一个无噪声放大电路的噪声系数是0dB，一个低噪声放大电路的噪声系数应小于3dB。 6.7.1 放大电路中的噪声 3. 减小噪声的措施 选低噪声集成运放，如OP-27，AD745等； 采用滤波处理或引入负反馈以抑制噪声； 转换为数字信号后，借助软件方法，对数据进行处理以减小噪声的影响。 6.7.2 放大电路中的干扰 1. 杂散电磁场干扰和抑制措施 电路工作环境一般有许多电磁干扰源，常见的有工频干扰、无线电台及雷电现象等，它们所产生电磁波或尖峰脉冲，通过接线电容耦合、电感耦合或交流电源线等进入放大电路，从而引入干扰电压。 抑制措施： 合理布局 屏蔽 $