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噪聲傳感器的噪音分析及其調節噪聲的相關小技巧

作者:多功能噪聲頻譜分析儀廠家 時間:2019-06-05 04:39   

高清无码亚洲在线av隨著時代的不斷發展,噪聲傳感器逐漸走進我們的生活中,被越來越多的人開始熟知,不僅性能優良,而且它的使用壽命也是相當長久的,在當前的社會算是很常見的了,那么對于它的知識您想深入的去了解嗎?下面我們就“噪聲傳感器的噪音分析及其調節噪聲的相關小技巧”來詳細了解下。



【噪聲傳感器內部的噪聲有哪些】


高清无码亚洲在线av   傳感器在我們的工業區當中使用非常廣泛,目前很多企業都在使用,不斷地提高工作效率,那么,傳感器電路內部的七大噪聲有哪些呢?接下來,我們看看力準傳感技術有限公司的工程師如何介紹傳感器電路內部的七大噪聲。

 傳感器電路內部的七大噪聲


 低頻噪聲


高清无码亚洲在线av   低頻噪聲主要是由于內部的導電微粒不連續造成的。特別是碳膜電阻,其碳質材料內部存在許多微小顆粒,顆粒之間是不連續的,在電流流過時,會使電阻的導電率發生變化引起電流的變化,產生類似接觸不良的閃爆電弧。另外,晶體管也可能產生相似的爆裂噪聲和閃爍噪聲,其產生機理與電阻中微粒的不連續性相近,也與晶體管的摻雜程度有關。


  半導體器件產生的散粒噪聲


高清无码亚洲在线av   由于半導體PN結兩端勢壘區電壓的變化引起累積在此區域的電荷數量改變,從而顯現出電容效應。當外加正向電壓升高時,N區的電子和P區的空穴向耗盡區運動,相當于對電容充電。當正向電壓減小時,它又使電子和空穴遠離耗盡區,相當于電容放電。當外加反向電壓時,耗盡區的變化相反。


高清无码亚洲在线av        當電流流經勢壘區時,這種變化會引起流過勢壘區的電流產生微小波動,從而產生電流噪聲。其產生噪聲的大小與溫度、頻帶寬度△f成正比。


 高頻熱噪聲


  高頻熱噪聲是由于導電體內部電子的無規則運動產生的。溫度越高,電子運動就越激烈。導體內部電子的無規則運動會在其內部形成很多微小的電流波動,因其是無序運動,故它的平均總電流為零。


       但當它作為一個元件(或作為電路的一部分)被接入放大電路后,其內部的電流就會被放大成為噪聲源,特別是對工作在高頻頻段內的電路高頻熱噪聲影響尤甚。


高清无码亚洲在线av   通常在工頻內,電路的熱噪聲與通頻帶成正比,通頻帶越寬,電路熱噪聲的影響就越大。以一個1kΩ的電阻為例,如果電路的通頻帶為1MHz,則呈現在電阻兩端的開路電壓噪聲有效值為4μV(設溫度為室溫T=290K)。


高清无码亚洲在线av        看起來噪聲的電動勢并不大,但假設將其接入一個增益為106倍的放大電路時,其輸出噪聲可達4V,這時對電路的干擾就很大了。


 電路板上的電磁元件的干擾


  許多電路板上都有繼電器、線圈等電磁元件,在電流通過時其線圈的電感和外殼的分布電容向周圍輻射能量,其能量會對周圍的電路產生干擾。


高清无码亚洲在线av        像繼電器等元件其反復工作,通斷電時會產生瞬間的反向高壓,形成瞬時浪涌電流,這種瞬間的高壓對電路將產生極大的沖擊,從而嚴重干擾電路的正常工作。


  晶體管的噪聲


高清无码亚洲在线av   晶體管的噪聲主要有熱噪聲、散粒噪聲、閃爍噪聲。


高清无码亚洲在线av   熱噪聲是由于載流子不規則的熱運動通過BJT內3個區的體電阻及相應的引線電阻時而產生。其中'所產生的噪聲是主要的。


  通常所說的BJT中的電流,只是一個平均值。實際上通過發射結注入到基區的載流子數目,在各個瞬時都不相同,因而發射極電流或集電極電流都有無規則的波動,會產生散粒噪聲。


  由于半導體材料及制造工藝水平使得晶體管表面清潔處理不好而引起的噪聲稱為閃爍噪聲。它與半導體表面少數載流子的復合有關,表現為發射極電流的起伏,其電流噪聲譜密度與頻率近似成反比,又稱1/f噪聲。它主要在低頻(kHz以下)范圍起主要作用。


 電阻器的噪聲


高清无码亚洲在线av   電阻的干擾來自于電阻中的電感、電容效應和電阻本身的熱噪聲。例如一個阻值為R的實芯電阻,可等效為電阻R、寄生電容C、寄生電感L的串并聯。一般來說,寄生電容為0.1~0.5pF,寄生電感為5~8nH。在頻率高于1MHz時,這些寄生電感電容就不可忽視了。


高清无码亚洲在线av   各類電阻都會產生熱噪聲,一個阻值為R的電阻(或BJT的體電阻、FET的溝道電阻)未接入電路時,在頻帶寬度B內所產生的熱噪聲電壓為:


  式中:k為玻爾茲曼常數;T是溫度(單位:K)。熱噪聲電壓本身是一個非周期變化的時間函數,因此,它的頻率范圍是很寬廣的。所以寬頻帶放大電路受噪聲的影響比窄頻帶大。


  集成電路的噪聲


  集成電路的噪聲干擾一般有兩種:一種是輻射式,一種是傳導式。這些噪聲尖刺對于接在同一交流電網上的其他電子設備會產生較大影響。噪聲頻譜擴展至100MHz以上。


       在實驗室中,可以用高頻示波器(100MHz以上)觀察一般單片機系統板上某個集成電路電源與地引腳之間的波形,會看到噪聲尖刺峰-峰值可達數百毫伏甚至伏級。


【傳感器電路中低噪聲信號調理方法介紹】


接近傳感器電路的低噪聲信號調理



隨著模數轉換器和數模轉換器分辨率的提高以及電源電壓的降低,有效位(LSB)變得更小,這使得信號調理任務變得更加困難。由于信號大小更接近于本底噪聲,因此,必須對外部和內部噪聲源(包括Johnson、散粒、寬帶、閃爍和EMI)進行處理。


1、不相關的噪聲源采用平方根和(RSS)的形式進行疊加 :


高清无码亚洲在线av (1)另一方面,其它相關噪聲源,如輸入偏置電流消除等,必須采用帶有相關因子的RSS形式進行疊加。


高清无码亚洲在线av (2)所示的是典型信號調理電路中的噪聲源,以及可用于反相、同相、差分及其它通用配置的通用公式。


  2、正確的設計方法


高清无码亚洲在线av 從接近傳感器及其特征噪聲、阻抗、響應和信號幅度入手,實現的折合到輸入端(RTI)噪聲將能夠優化信噪比(SNR)。


與先解決增益和功耗需求、然后再努力應對噪聲問題的方法相比,圍繞著低噪聲來解決問題將更加有效。這是一個重復的過程,首先考慮放大器的工作區:寬帶或1/f。接著,挑選合適的有源器件,設計的噪聲特性。在放大器周圍放置無源器件,并限制帶寬。然后分析非噪聲需求,如輸入阻抗、電源電流和開環增益。如果沒有達到噪聲指標,則重復這一過程,直到獲得可以接受的解決方案為止。


 3、運算放大器的選擇


高清无码亚洲在线av 在一些情況下,寬帶噪聲為22nV/的運算放大器可能優于寬帶噪聲為10nV/的器件。如果接近傳感器工作在極低的頻率下,那么,具有低1/f噪聲的放大器可能是的。


 4、軌到軌輸入


對于低壓設計來說,軌到軌(RR)輸出和輸入可能是適合的。當共模輸入從一條軌轉到另一條軌時,一個差分輸入對停止工作,另一個差分輸入對則接著工作。失調電壓和輸入偏置電流可能突然變化,引起如所示的失真。對于低噪聲設計來說,請檢查對軌到軌輸入特性的需求。


高清无码亚洲在线av 為了解決這個問題,ADI公司的AD8506 等運算放大器使用內部電荷泵來消除輸入電壓交越失真。如果設計不正確,而使電荷泵產生的噪聲落入有用頻帶時,這些噪聲將會出現在輸出端,引起問題。


   5、偏置電流消除


新的雙極性運算放大器使用一種技術來消除輸入偏置電流造成的部分影響,這個技術會增加不相關或相關的電流噪聲。對于一些放大器來說,相關噪聲可能大于不相關噪聲。例如,為ADI公司的OP07增加阻抗平衡電阻,就能改進整體噪聲。表1 比較了ADI公司兩款廣泛應用的運算放大器,一款是用較高電壓噪聲換取較低電流噪聲的OP07,另一款是OP27。


高清无码亚洲在线av 從可獲得的低噪聲器件中選擇三到四個器件。考慮工藝技術,尋找自穩零、斬波和偏置電流消除等專業設計技術。從晶圓照片查看輸入晶體管區域,大輸入晶體管的噪聲較低,但具有大的輸入電容,而CMOS和JFET放大器的電流噪聲遠小于雙極性器件。低噪聲設計要使用小電阻,所以放大器輸出驅動必須足夠大,以驅動大負載。


 6、無源元件的選擇


高清无码亚洲在线av 選擇放大器之后,在放大器周圍放置合適的電阻和電容,而這些元件也有噪聲。 所示的是使用錯誤的電阻值所造成的影響。輸出噪聲隨著用于設置增益的電阻的增大而增大。


了解接近傳感器的特性是非常重要的。忽略R1和R2的噪聲,集中考慮源阻抗R的噪聲,顯示出當R值較小時,電壓噪聲占主導地位;當R值為中等大小時,John噪聲占主導;當R值較大時,電流噪聲的貢獻較大。因此,低輸出阻抗的接近傳感器應該使用小電阻和具有低電壓噪聲的運算放大器。


高清无码亚洲在线av 除電阻之外,電容也能用于補償和減小噪聲。電抗元件不增加任何噪聲,但流經它們的噪聲電流將產生噪聲電壓,影響計算。總之,重要的是在放大器周圍使用低阻抗來降低電流噪聲、熱噪聲和EMI雜散干擾拾取的影響。


以上關于“噪聲傳感器內部的噪聲有哪些”和“傳感器電路中低噪聲信號調理方法介紹”的介紹,希望能讓您了解“噪聲傳感器”帶來幫助。