前言
影响电路的两种基本噪声形态:本征噪声和外源噪声
外源噪声由外部产生,例如数字开关、工频噪声和电源开关噪声。
本征噪声由电路元件本身产生,例如带宽噪声、热噪声和闪烁噪声。
噪声分析:1、时域分析 2、频域分析 3、统计学分析
1.1 噪声时域分析:
热噪声为例,热噪声是由导体中的电子自由运动而产生的,运动幅度会随着温度的上升而上升,所以热噪声的幅度会随着温度一起上升。
热噪声可以看做在特定器件上以电压形式表示的随机变化。(热噪声公式此处省略)
1.2 噪声的统计学分析:
大部分本征噪声满足高斯分布且可以用统计学方法来分析。
1、概率密度函数
一段时间间隔内测量到的噪声电压用柱状图绘制出来,其包络与这个函数相近。
2、概率分布函数
通过它可以得知一个事件在已知区间内发生的概率。在没有DC成分时,人们假设RMS值就等于标准差的值。
可以测量大量的离散采样值,并用统计学方法来估算标准差,从而计算RMS噪声电压。(计算噪声时最好用标准差)
噪声叠加可以根据两个信号是否相关分为两种情况。
1.3 噪声的频域分析:
电压噪声频谱密度:每平方根赫兹测量到的RMS电压噪声。
一个随机信号可以看做是无限个不同频率上的正弦波的总和,每个正弦波都会产生频域上的一个脉冲。
热噪声(宽带噪声或白噪声)的频谱密度曲线是平坦的。
1/f噪声的功率频谱以斜率1/f滚降。(通常情况下)
1.4 通过频谱密度计算均方根噪声:
通过对频谱密度积分可以将功率谱密度转化为RMS功率,其中功率谱密度为电压频谱密度或者电流频谱密度的平方。
注:不能对电压频谱密度曲线做积分来计算噪声。
功率谱密度等于电压或电流频谱密度平方。
积分等于计算曲线下的面积。
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