信号噪声衰减不仅仅是滤波器设计

这些降噪耳机提供一种类型的噪声衰减

甚至当我坐下来写这篇关于多氯联苯和电子噪声衰减,我通过消音耳机听音乐在我的电话。噪声衰减措施同样重要的是在其他领域的电路设计在音频,但实现一个有效的噪声衰减方案取决于正确识别噪声源。

如果你能识别噪声源在不同的电子元件和电路,然后你可以采取正确的措施来减少噪音的影响在不同的电路。我们很快就会看到,一些噪声源噪声不相关的典型类型我们倾向于讨论的电子产品。除了过滤外,还有其他步骤应采取消除噪音。

信号噪声衰减

信号完整性的目的,当然,是能够保护和预测你的电子设备的信号的实际行为。因此,当我讨论信号噪声衰减电路设计,我调查的冲突来源的噪音会影响整个电子设备内的信号质量和健康。

而预期噪声仍然可以痛苦的平衡或适应在任何印刷电路板或IC,噪声衰减时变得更加棘手的任务是消除随机噪声的来源。

随机噪声衰减

更困难的情况下,您会发现自己在工作时的信号正试图保护信号,同时消除潜在的随机噪声和干扰的来源。许多滤波技术,有效地去除随机噪声的来源,将有必要的成本与它的一些有用的信号。

下面,我将讨论不同类型的随机噪声衰减和某些方面考虑设计。

热噪声

随机噪声由于热波动只能减毒通过冷却组件。对于大多数组件(如逻辑门与温和的输入/输出阻抗,热噪声并不是一个主要问题是这些组件的噪声容限远远大于热噪声功率谱密度。热噪声波动通常nV的元件和电路的输入阻抗低,窄带宽。

热噪声成为一个真正的问题在处理广泛的带宽有很高的输入阻抗的组件。即使在极端情况下,热噪声波动达到mV-levels附近,这仍然噪声源不得干扰逻辑电路运行有足够高的噪声容限。TTL组件运行在5 V是一个很好的例子。如果你要求精度高,你将需要使用组件与较小的带宽。没有理由使用1 GHz带宽组件1 kHz何时做;注意,这个生产1000减少热噪声波动的一个因素。

模拟-数字转换器

噪声源成为尤其当处理的问题高精度adc。与低分辨率adc,数字输出水平之间的间距可以大于热噪声波动,所以出错率会很低。分辨率非常高,噪声的输入信号可以与分辨率,从而增加输出的量化误差。一个解决方案是增加采样率,因为这传播噪声功率在一个更广泛的奈奎斯特采样带宽,紧随其后的是输出通过一个数字带通滤波器。

由过采样ADC噪声衰减

散粒噪声和相位噪声

成为重要的其他噪声组件以非常高的频率和低温是散粒噪声,从量化结果的电子电流。这是另一个不可避免的噪声来源,尽管它在大多数系统通常由热噪声掩盖。

在数字电路相位噪声(或定时抖动)起源于时钟源的变化除了热噪声的贡献。如果你从一个参考电压产生时钟脉冲流使用一个比较器,定时抖动热噪声将直接成正比。与晶体振荡器,你需要使用机电补偿来减少输出的变化。

杂散谐波内容噪音

组件和电路射频滤波器/放大器或其他非线性组件可以产生杂散谐波内容输出,可以看到在多个谐波频谱中除了所需的信号。这就出现了由于谐波发生(即非线性组件。电晶体组件)。作为一个例子,这个问题出现在射频功率放大器对调频信号。

这些虚假的谐波可以像噪声对下游组件与广泛的带宽。消除杂散谐波内容需要过滤。如果你输入一个调和成一个放大器,输出的谐波量将出席输入频率的整数倍,因此简单的低通或带通滤过就足够了。使用调频信号,你可以尝试减少与一个非常高阶互调产品集中在载波频率的带通滤波器。或者,您可以运行输入信号在较低的水平。

噪声对权力的Rails

在电力铁路噪声有两种形式:波纹或开关噪声从开关式稳压器,由于切换瞬态振荡。通常情况下,电容器在调节器的输出作为低通滤波器直流电压调节,但切换其他监管机构仍然可以诱导电力铁路噪声,这是下游的监管机构。将一个高阶非常狭窄bandstop过滤器与中心频率调节器的输出等于开关频率可以极大地抑制开关噪声。

这个电源滤波器可以提供噪声衰减的切换频率,但它不能妥善处理生产瞬变。

相位噪声等噪声问题,(即。、定时抖动)下游组件,来自电源完整性问题rails的力量。PCB的生产是一个复杂的RLC网络有多个共振和并联谐振阻抗谱,和生产的阻抗谱的结构取决于生产拓扑(即。在你生产的几何)。

因此,瞬态响应可以诱导在生产时组件开关两个输出信号之间的水平。这是特别有问题的逻辑器件与高门数和低操作电压(~ 1 V);这些组件画大电流和能引起大波纹的设计生产,不当导致高误码率。

的瞬态响应电力铁路是很难预测的,虽然它可以测量试样。有人可能会认为这里的解决方案是将bandstop滤波器在电力和地面上的瞬态振荡频率别针在每个组件,但这种不雅的解决方案组件数量增加和占用空间。更好的解决方案是做以下:

• 减少相关的阻抗带宽低于目标值。这可能是相当复杂的,因为它需要知道self-resonance频率任何元素和寄生电容的参数和电感的生产。这里的想法是让尽可能低的阻抗值,试着移动相关带宽以外的任何阻抗并联谐振。

• 试图极度潮湿或overdamp瞬态响应。这就是为什么需要大功率高速电路和地面飞机足够解耦除了标准的去耦电容。除了适当的解耦,您可以实现一个RLC解耦网络,包括你的去耦电容。我们的目标是把瞬态响应接近临界阻尼机制。

如果你知道一些关于你的噪声源,那么您可以实现正确的PCB的噪声衰减措施正确的PCB设计和分析软件。快板PSpice软件模拟器和节奏的全部分析工具套件让你模拟不同噪声源的行为在你的董事会和尝试不同的噪声衰减措施设计中。

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