測試中的噪聲問題

關(guān)于測試中的噪聲問題

噪聲的來源很復(fù)雜，可以把它們大致歸結(jié)為三種:

1. 元器件產(chǎn)生的固有噪聲

電路中幾乎所有的元器件在工作時都會產(chǎn)生一定的噪聲。晶體管、電阻、電容等元器件產(chǎn)生的噪聲是連續(xù)的，基本上是固定不變的，并且頻譜分布很廣泛。這種噪聲除了改進元器件的材料和生產(chǎn)工藝外，幾乎沒有任何辦法消除。也就是說，這種噪聲幾乎可以不用實驗，在圖紙上進行計算就可以推算出來。好在現(xiàn)在很多優(yōu)質(zhì)元器件的固有噪聲都很小，在設(shè)計電路時選擇優(yōu)質(zhì)元器件就可以把這種噪聲壓制到非常小的水平。

2.由于電路本身的設(shè)計失誤或者安裝工藝上的缺陷而產(chǎn)生的噪聲

電路設(shè)計失誤往往會導(dǎo)致電路的輕微自激（一種自由振蕩狀態(tài)），從而產(chǎn)生噪聲。安裝工藝失誤的情況就稍微復(fù)雜一些，比如接插件接觸不良、接觸表面形成二極管效應(yīng)或者接觸電阻隨溫度、振動等影響發(fā)生變化而導(dǎo)致信號傳輸特性變化，產(chǎn)生噪聲。還有元器件排布上的失誤，例如將高熱的元器件排布在對溫度敏感的元器件旁邊，或者將一些有輕微振動的元器件放在對振動敏感的元器件旁邊，或者沒有足夠的避震措施……等等這些，都會產(chǎn)生一定的噪聲。這些噪聲可以說都是人為造成的。對于經(jīng)驗豐富的電子設(shè)計師來說，這些噪聲都是可以避免或者大大減輕的。

3.干擾噪聲

干擾噪聲的存在非常廣泛，也是經(jīng)常被提起的。這種噪聲來源很復(fù)雜，主要包括幾個方面：

（1）空間輻射干擾噪聲

任何導(dǎo)體通過交變電流的時候都會引起周圍電場強度的變化，這種變化就是電場輻射，同樣，像變壓器這樣的磁體也會引起周圍磁場強度的交替變化。我們知道，交變電場和磁場中的閉合導(dǎo)體會產(chǎn)生和電場磁場變化頻率相同的交變電流，也叫感應(yīng)電流。音響設(shè)備中所有的元器件、導(dǎo)線、電路板上的銅箔都是電導(dǎo)體，因此不可避免地會產(chǎn)生感應(yīng)電流。這種感應(yīng)電流疊加在信號中就會產(chǎn)生噪聲。

（2）線路串?dāng)_噪聲

某些電氣設(shè)備會產(chǎn)生干擾信號。這些干擾信號通過電源、信號線等線路直接耦合進入測試設(shè)備中。

（3）傳輸噪聲和地電流串?dāng)_

這種噪聲是信號在傳輸過程中由于傳輸介質(zhì)的問題產(chǎn)生的，比如接插件的接觸不良、信號線材質(zhì)不佳、地電流串?dāng)_等等。其中，地電流串?dāng)_是經(jīng)常容易被忽視的問題。

由于普通用途的器材大多采用非平衡傳輸方式，信號線的外屏蔽層實際上也參與信號的傳輸。通常屏蔽層與測量系統(tǒng)的“地”連接，大多數(shù)器件的地是和設(shè)備的外殼相連的，并且和供電線路提供的“大地”相連接。在正常情況下，供電的大地是非常理想的，它使得所有連接線路的“地”都是平等的。但是，一旦這個接地出現(xiàn)故障，甚至某些不完善的供電線路會將這個地與市電的“零線”連接，就會出現(xiàn)問題了。此時，消耗功率大的設(shè)備的“地”電壓比別的設(shè)備要“高一點”，并且這個高低的差別還會隨著消耗功率的大小發(fā)生變化。另外，在靠近有電機等電磁場變化較大的環(huán)境中，除了空間輻射干擾噪聲外,還會出現(xiàn)地電流串?dāng)_問題。眾所周知，一般的信號線中傳輸?shù)男盘柺呛芪⑷醯?，因此地電流串?dāng)_足以使得信號線中傳輸?shù)男盘柈a(chǎn)生很大的變化，除了產(chǎn)生失真外，也包含了一定的噪聲。并且，由于接地不良，空間輻射對于信號傳輸?shù)挠绊懸矔觿?。在多通道和存在強電磁場環(huán)境中振動測量時，接地回路和長電纜的使用往往是存在干擾和噪聲的問題。

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