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传感器电路噪声主要有哪几种

2023-06-07 23:53:00

电路设计是传感器性能优越的关键因素。由于传感器输出端是一个非常小的信号，如果有用的信号被噪声淹没，收入大于损失，因此加强传感器BA17809T电路的抗干扰设计尤为重要。

在此之前，我们必须了解传感器电路噪声的来源，以便找到更好的方法来降低噪声。一般来说，传感器电路噪声主要有七种：

01.低频噪声

低频噪声主要是由内部导电颗粒的连续性引起的。特别是碳膜电阻，碳材料中有许多小颗粒，颗粒之间不连续。当电流过时，电阻的导电性会发生变化，导致电流变化，并产生类似于不良接触的闪电弧。

此外，晶体管还可能产生类似的爆裂噪声和闪烁噪声，其产生机理与电阻中颗粒的不连续性相似，也与晶体管的掺杂程度有关。

02.半导体器件产生的散粒噪声

由于半导体PN结两端势垒区电压的变化导致累积电荷数量的变化，从而显示电容效应。当正电压升高时，N该区域的电子和P区域的空穴向耗尽区域移动，相当于给电容器充电。当正电压降低时，它使电子和空穴远离耗尽区域，相当于电容器放电。当添加反向电压时，耗尽区域的变化相反。

当电流通过势垒区时，这种变化会导致电流波动，从而产生电流噪声。噪声的大小和温度、频带宽度△f成正比。

03.高频热噪声

高频热噪声是由动不规则导致高频热噪声。温度越高，电子运动越强。

导体内电子的不规则运动会在其内部形成许多微小的电流波动。由于其无序运动，其平均总电流为零。然而，当它作为元件（或电路的一部分）连接到放大电路时，其内部电流将被放大成噪声源，特别是高频段工作电路的高频热噪声。

通常在工频中，电路的热噪声与通频带成正比，通频带越宽，电路的热噪声影响越大。

以一个1kΩ例如，如果电路的通频带为1MHz，电阻两端的开路电压噪声有效值为4μV(温度为室温T=290K)。噪声的电势似乎很小，但如果连接到增益106倍的放大电路，其输出噪声可以达到4倍V，此时对电路的干扰很大。

04.电路板上电磁元件的干扰

许多电路板都有继电器.当电流通过时，线圈和其他电磁元件的电感和外壳的分布电容向周围辐射能量，会干扰周围电路。

继电器等部件的重复工作会产生瞬时反向高压，形成瞬时浪涌电流，对电路影响很大，严重干扰电路的正常工作。

05.晶体管的噪声

晶体管的噪声主要包括热噪声.散粒噪声.闪烁噪声。

热噪声是由于载流子的不规则热运动造成的BJT内三个区域的体电阻及相应的引线电阻时有发生。rbb噪声是主要的。

通常所说的BJT中间的电流只是一个平均值。事实上，通过发射结注入基区的载流子数量在每个时刻都是不同的。因此，发射极电流或集电极电流波动不规则，会产生颗粒噪声。

晶体管表面因半导体材料和制造工艺水平清洗不良而引起的噪声称为闪烁噪声。

它与半导体表面少数载流子的复合有关，表现为发射极电流的起伏，其电流噪声谱密度与频率成反比，又称1/f噪音。主要是低频(kHz以下)范围起主要作用。

06.电阻器的噪音

电阻的干扰来自电阻中的电感.电容效应和电阻本身的热噪声。例如，电阻值为R的实心电阻可以等同于电阻R、寄生电容C、寄生电感L串并联。寄生电容为0.1～0.5pF，寄生电感为5~8nH。在频率高于1MHz这些寄生电感电容器不容忽视。

电阻产生热噪声，电阻为R或BJT的体电阻、FET当频带B产生的热噪声电压类型未接入电路时：k玻尔兹曼常数；T是温度(单位:K)。

热噪声电压本身是一种非周期性变化的时间函数，其频率范围非常广，因此宽频带放大电路受噪声影响大于窄频带。

电阻产生接触噪声，接触噪声电压：I流过电阻的平均电流值；f为频率;k常数与数据几何形状有关。Vc它是低频传感器的主要噪声源，在低频段起着重要作用。

07.集成电路的噪声

一般有两种噪声干扰：一种是辐射式，另一种是传导式。

这些噪声干扰会对同一交流电网上的其他电子设备产生很大影响，噪声频谱会扩展到100MHz以上。

高频示波器(100MHz以上)观察一般单片机系统板上集成电路电源与地引脚之间的波形，可见噪声尖刺峰-峰值可达数百毫伏甚至伏级。