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本文旨在幫助您了解并有效處理電子系統(tǒng)中的干擾噪聲。這里我們將考慮拾取噪聲的機制，因為解決任何噪聲問題的第一步是確定噪聲來源和耦合機制，然后才能實施有效解決方案。
我們討論的是何種噪聲?
任何電子系統(tǒng)都存在許多噪聲來源。表現(xiàn)形式主要有三種：發(fā)射噪聲，與原始信號一起接收且無法區(qū)分;內生噪聲(例如發(fā)熱產生的約翰遜噪聲、散粒噪聲和爆米花噪聲)，源自構成電路的器件;以及干擾噪聲，從電路外部拾取。干擾噪聲可能源于自然干擾(如閃電)，或者從系統(tǒng)內或附近的其他電氣設備(例如電腦、開關電源、SCR控制加
熱器、無線電發(fā)射機、開關觸點等)耦合進來。
本文僅探討最后一類，即人為噪聲，這是數(shù)據(jù)采集或測試系統(tǒng)中最普遍存在的系統(tǒng)噪聲。它在低電平電路中最麻煩，系統(tǒng)任何部分均無法逃脫其影響。但它也是會受布線和屏蔽選擇影響的唯一噪聲形式。
假設和分析工具
盡管完整、精確描述電氣系統(tǒng)特性必然用到麥克斯韋方程組(意味著更多的數(shù)學計算)，但大多數(shù)情況下傳統(tǒng)的電路分析仍然很有用。解決這些問題時，要確保電路分析有效，需做如下假設：
1. 所有電場局限于電容內部。
2. 所有磁場局限于電感直接相鄰部分。
3. 電路尺寸相對于所考慮的波長較小。
使用上述假設，我們可以將噪聲耦合通道模擬為集總電路元件。將耦合兩個電感的磁場模擬為互感?？蓪㈦s散電容模擬為兩個導體，兩者間存在電場。圖1顯示了一個等效電路情況，其中兩根短導線在系統(tǒng)地上彼此相鄰。
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圖1. 兩個相鄰導線和接地層的噪聲等效電路。
一旦獲得某一系統(tǒng)的完整噪聲等效電路，問題就成為針對所需參數(shù)求解其中一個網(wǎng)絡方程式。所有標準線性電路分析技術均可應用，包括節(jié)點方程、環(huán)路方程、矩陣代數(shù)、狀態(tài)變量、疊加、拉普拉斯變換等等。當電路超過5和6個節(jié)點時，手動計算變得困難;此時必須使用計算機輔助程序，例如SPICE，以及其他CAD技術。有經(jīng)驗的設計師可以適當?shù)睾喕僭O;但其有效性在得到驗證前必須始終警惕。
集總元件方法不一定給出精確數(shù)字答案，但可以清晰顯示噪聲與系統(tǒng)參數(shù)的依賴關系。繪制盡可能詳確的等效電路可以給如何降低噪聲電平提供思路。一旦寫出網(wǎng)絡方程和CAD程序，便可研究噪聲抑制技術的定量影響。
雖然所有現(xiàn)代技術均在進步，例如微處理器和開關電源，但導線仍具有電阻和電感，電容仍存在于真實世界，這些現(xiàn)象必須認真對待。
基本原理
噪聲問題始終牽涉三個因素：噪聲源(線路瞬變、繼電器、磁場等)、耦合介質(電容、互感、導線)和接收機，即易受噪聲影響的電路(圖2)。
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圖2. 噪聲拾取始終涉及噪聲源、耦合介質和接收機。
要解決問題，必須消除、削弱或轉移這三個因素中的一個或多個。在可以解決問題前，必須徹底弄清這些因素在問題中的作用。如果解決方案不當，噪聲問題只會變得更糟!不同噪聲問題需要不同的解決方案;添加電容或屏蔽體并不一定有效。
系統(tǒng)噪聲類型
任何電子系統(tǒng)中的噪聲來源很多，包括計算機、風扇、電源、相鄰設備、測試器件，甚至用于抑制噪聲但連接不當?shù)钠帘误w和接地線。我們討論的噪聲源和耦合機制包括下列主題：
●公共阻抗噪聲
●容性耦合噪聲
●磁耦合噪聲
●電力線瞬變
●其他噪聲源
公共阻抗噪聲
顧名思義，公共阻抗噪聲是由數(shù)個電路共有的阻抗引起的。圖3顯示了基本配置，可能發(fā)生于脈沖輸出源和運算放大器基準端子均連接到“接地”點的情況，該點對電源返回端子有明顯阻抗。噪聲電流(電路1的噪聲返回電流)將在阻抗Z兩端產生電壓Vnoise，該電壓對電路2表現(xiàn)為噪聲信號。
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圖3. 公共電路阻抗如何產生噪聲。
通常，此類噪聲的重復率取決于噪聲源速率。實際波形由阻抗Z的特性決定。例如，如果Z完全是電阻式，噪聲電壓將與噪聲電流成正比，并具有相似形狀(圖4a)。如果Z為R-L-C，噪聲電壓將以頻率1/(2πLC)振鈴，并以L/R (b)確定的速率呈指數(shù)性衰減。
如果在電路中發(fā)現(xiàn)此類噪聲，可以從重復率和波形很容易地推斷出原由。重復率將指向噪聲來源，因為噪聲與其來源是同步的。
例如，(c)中所示的噪聲波形(重復率25kHz，占空比25%)就是包含調節(jié)環(huán)路并使用脈寬調制的開關電源的典型波形。
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圖4. 公共阻抗中的噪聲效應，(a)電阻，(b)R-L-C電路，(c)開關噪聲響應。
工商網(wǎng)監(jiān)
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