热噪声,提高信噪比

低频噪声和热噪声在某些系统可以显著放大

在你的电子系统噪声不能避免。智能设计选择可以帮助使你的系统相对不受一些噪音的来源,但有一个来源的噪音,你不能避免:热噪声。在系统收集敏感测量和其他通信系统,热噪声楼集你希望获得的最低噪音水平。

还有其他内在噪声源在电子组件,是不可避免的,会出现与热噪声。这将创建一个复杂的噪声环境,很难分析,特别是当其他噪声源存在于一个电子系统。的热噪声层决定了最低噪声级可以在电子系统和希望看到你能指望测量在实际的PCB。

热噪声地板是由什么决定的?

简单地说,系统的温度决定了热噪声地板。当系统的温度较高,热噪声地板会更高。当我们说噪声地板,我们指的是同样的想法一般噪声地板。在缺乏任何宽带噪声来源,1 / f噪声,或布朗噪音,你可以希望测量的最小噪声级电子系统热噪声的地板上。

噪声分析,一般来说,是很困难的,有各种各样的固有噪声来源,这些内在的噪音来源不同的系统所特有的。也许最重要的方面是描述行为的1 / f噪声和布朗在低频噪声。发展的随机模型,描述了通用1 / f噪声的统计特性和布朗噪音已经近一个世纪的一个活跃的研究领域。这些模型被用来描述噪声行为在电子、光学、金融、经济学、生物学等领域。

在电子系统中,热噪声地板将清单以足够高的频率参考电阻测量电压时。在低频率,1 / f噪声和布朗噪音将占主导地位,而这些噪声源将独特的特定系统的研究。在足够高的电流,避免散粒噪声,3主要内在可能是衡量热噪声的噪声源,1 / f噪声和布朗噪音。时间波形和功率谱密度这些来源如下所示。

电子电路中的噪声类型及其功率谱密度

热噪声地板主宰?

1 / f噪声和布朗噪音下降随着频率增加,噪声地板最终会收敛到热噪声楼。任何噪声源更强烈的热噪声地板位于热噪声地板之上,可以很容易地在频谱分析仪测量。

如果你看的公式热噪声带宽,你会发现热噪声温度波动的平方根成正比。电压波动是成正比的戴维南阻力系统检查,但热噪声功率谱密度是常数,直接与温度成正比(开尔文)。说另一种方式,增加系统的温度20%这些波动增加20%。

如果你看数据表组件,热噪声值一般的nV /√赫兹。热噪声地板你测量的带宽将取决于你的乐器。热噪声楼只主导频率大于某个角落的频率。这是1 / f噪声的频率就约等于热噪声的地板上。因为1 / f噪声在很大程度上依赖于一个特定的电子系统的建设,没有普遍,封闭解计算这个角落的频率。

简单的例子显示了从1 / f噪声过渡到热噪声(也称为白噪声)。

你能减少热噪声地板吗?

简单的答案是肯定的,但也高不了多少。最低噪声地板在缺乏其他噪声源总是热噪声的地板,这只能减少减少组件的温度。如果你看看组件数据中的噪声地板系统将在广泛的温度通常指定跨超出了推荐的操作温度。

热噪声地板及其带宽是非常重要的射频接收机前端电路、精密光学传感器和其他传感器,输出以非常低的电压(少于mV)。然而,在大多数系统运行在mV水平,你可能不会注意到热噪声。为1 mV与100 nV的RMS热噪声信号,信噪比的值将40分贝,这对许多应用程序就足够了。

如果你想检查的效果放大信号链和过滤阶段,您需要使用一些基本的仿真工具。噪音将会足够低,任何组件将在线性政权,使它很容易模拟宽带噪声的行为在遍历一个信号链。噪音总是应该在电子系统模拟放大器为了确定应该使用的最大增益的信号链。

时候来模拟系统的热行为和检查热噪声地板如何影响PCB信号的行为,您需要使用正确的PCB设计和分析软件。的设计工具快板PCB设计者从节奏融入一个全套的分析工具,给你检查信号完整性和模拟热行为在一个单一的平台。这些工具非常适合设计和模拟你的董事会的所有方面的功能。

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