实用EMI噪讯对策技术讲座(15)模拟电路

几乎所有数字电路的信号强度(level)都呈一定值，相较之下模拟电路的信号强度就非常纷歧，而且模拟电路的信号频宽也比较大，这意味着模拟电路无法作概括性处理。
 
模拟电路噪讯
如图1所示模拟电路可以分成：
*电阻器与电容器等被动组件(包含被动组件)构成的被动电路
*包含增幅器在内的主动组件(动态组件)构成的主动电路
两种。此外模拟电路有误差问题，由于误差与噪讯无法作详细区隔，因此误差问题与噪讯问题几乎无法切割处理。
　
如图2所示，模拟电路的固定噪讯主要来自组件本身，通常组件的噪讯都非常低，信号强度很高时相对的S/N(Signal/Noise)噪讯比也非常高，因此不致构成太大问题。然而信号强度很微小、或是要求高动作精度时，组件的噪讯反而变成棘手问题。

数字电路同样会产生噪讯，所幸的是在数字电路可以忽略这些噪讯，即使是模拟电路如果信号强度很高时，通常都能够忽略这些噪讯。
　
图2中的热噪讯(thermal noise)是电流通过电阻器产生的噪讯，由于所有电子组件都有阻抗，这意味着所有电子组件一定会产生噪讯，即使极力削减噪讯也无法彻底消弭噪讯。此处假设实效噪讯电压为，如此一来热噪讯可用下式表示：
 
K： Boltzmann定数()
T： 绝对温度()
B： 频宽( Hz)
R： 阻抗值(R )

图3是热噪讯特性，由于噪讯与阻抗值与信号的频宽平方根呈比例，因此降低阻抗值与信号的频宽对热噪讯非常有效。频通滤波器(band pass filter)同时具备低通(low pass)与高通(high pass)两种滤波特性，它只让中间的频率通过，因此降低信号的频宽时，利用频通滤波器可以有效消除不必要的频域(频宽)。
　
射击噪讯(shot noise)具有一定的电压峰值，它是指电子组件的电流超越峰值时，以电流形式产生的噪讯而言。此处假设噪讯电流为，如此一来射击噪讯可用下式表示：

q： 电子的电荷(库伦)
： 在电路流动的平均电流(A )
B： 频宽(Hz )

如果频宽为 时，射击噪讯变成。图4是FET的网关漏电流造成的噪讯特性。
　
接触噪讯(contact noise)又称为闪烁噪讯(flicker noise)，或是1/f噪讯，它是材料不完全接触造成的噪讯。假设噪讯电流为，频宽为1Hz时，接触噪讯可用下式表示：
 
亦即噪讯电力密度与频率的逆数呈比例，例如自然风与频率的逆数呈比例随机变动就是典型的说明范例(1/f则称为摇晃)。

至于玉米花式噪讯(popcorn noise)则是脉冲状噪讯，它有点类似一般所谓的「爆裂噪音」。

玉米花式噪讯通常出现在发射体(emitter)接合处，一般认为它是格子缺陷造成的噪讯。玉米花式噪讯除外，一般噪讯都与信号的频宽B根号，亦即呈比例。 电流性噪讯随着电流的流动会转换成电压， 因此综合噪讯可用下式表示：
 
：电压性噪讯
：电流性噪讯
：负载阻抗

除此之外还有热起电力造成的噪讯，热起电力噪讯是材质相异金属的接合部位，受到温度影响产生的激发电力，例如金属A与金属B的接合部位温度为t，此时会产生的热起电力。

虽然热起电力随着金属的种类不同，不过基本上它与温度呈一定比例，温度越高热起电力越大。

热起电力的误差发生要因如图5所示，由于印刷电路基板的图案与电阻器金属材质相异，当发热组件造成温度提高时，接合部位的温度会上升，虽然此时两侧接合部位的温度相同，不过发生的热起电力最后会被相互抵销，反过来说如果有温差时，接合部位就会残留对应该温差的电压。