什么是我的电子元件的热噪声带宽?

2019年11月12日

由于热噪声带宽噪声故障

电路噪声是不可避免的

噪音是不可避免的出现在任何电子系统。我们想降低噪音水平在每一个系统,这是一个不切实际的努力。你不能使用珀尔帖冷却系统或液态氮与每个组件。然而,了解热噪声带宽和热噪声与不同的组件如何通知一些重要的设计选择,确保信号保持清洁,因为他们穿过你的董事会。

没有太深入统计力学,重要的是要注意,每个组件都有一些温度会表现出噪声是叠加在输出电压/电流,称为热噪声或约翰逊噪声。还有其他噪声源可以区别热噪声、散粒噪声、1 / f噪声(也称为粉红或闪烁噪声),高斯噪声和白噪声。把这些一起热噪声带宽决定了噪声是叠加在信号PCB。

看着噪音信号完整性问题

热噪声总是出现在电子电路,是噪声的主要来源之一。噪声中的信号完整性问题低级数字信号与低信噪比(信噪比)(例如,高噪声地板)。热噪声强度和热噪声带宽也极其重要射频电路,尤其是在接收机前端电路。

热噪声带宽,与其他噪声源,导致系统中噪声地板并确定系统的噪声功率谱密度。通常情况下,电路中的不雅的解决方案适应噪音是上级电路运行,即。,信噪比大。与数字系统,使用二进制信号和利润率像样的噪音,这是很好。一组特定的问题出现在多层次信号系统(例如,数字信号与PAM)和无线系统。

在使用多层次信号的数字系统,你通常使用微弱噪声边缘,热噪声将为每个符号已经增加了误码率值。再加上符号间干扰,不同的符号可以变得无法区分。这就是为什么均衡方案一般是用来从多级数字信号中提取数据的噪声,失真,和/或干扰。

在无线系统中,热噪声通常是忽略了在传感器端信号链是在足够高功率运行,即。信噪比的值太大,噪声放大不显著影响传输信号的质量。在接收端,一个低级的模拟信号的信噪比价值通常是低,和信号必须被放大之前解调。不幸的是,噪音,在于感兴趣的频段也会被放大,可以成为解调和数字转换的问题。

在这些系统中,重要的是要确定各种噪声源的带宽,这样您就可以预测噪声如何影响信号产生和接收到不同的组件。注意,有很多噪音来源不仅仅是热噪声;1 / f噪声和散粒噪声是杰出的在不同频率不同的组件,这噪音结合为整体系统中的噪声。考虑到这一点,问题出现了:什么时候热噪声变得突出和热噪声带宽如何影响不同的组件。

信号质量和热噪声带宽

热噪声总是出现在任何组件由于系统中固有的直流电阻。一般来说,较低的冷却系统或使用组件寄生电阻将减少热噪声强度。热噪声具有以下特点:

不相关的(即。,白色):热噪声的自相关函数是一个δ函数。这意味着,随着时间的推移,热噪声是不相关的;热噪声测量并不取决于热噪声测量在以前所有的时间。请注意,这也适用于电路的反馈(如放大器)。
功率谱密度:由于热噪声的不相关的性质,权力是均匀分布在所有频率低于一些限制,例如,它有一个平坦的功率谱密度函数在足够低频率、高温度。
高斯分布:热噪声的振幅随时间的变化遵循一个高斯随机过程与零点漂移(即。零均值)。标准偏差取决于温度和频率,如下所示。

让我们来看看一些统计量热噪声: