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主營產(chǎn)品： kubler庫伯勒編碼器,，kubler旋轉(zhuǎn)編碼器，HYDAC壓力傳感器,，EGE傳感器,，力士樂比例閥 |
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2024-6-18 閱讀(309)
電路設(shè)計是傳感器性能是否*的關(guān)鍵因素，由于傳感器輸出端都是很微小的信號,，如果因?yàn)樵肼晫?dǎo)致有用的信號被淹
沒,，那就得不償失了，所以加強(qiáng)傳感器電路的抗干擾設(shè)計尤為重要,。在這之前,，我們必須了解派克傳感器電路噪聲的來源，以便找
出更好的方法來降低噪聲,。
總的來說,，PARKER傳感器電路噪聲主要有一下七種：
1、低頻噪聲
低頻噪聲主要是由于內(nèi)部的導(dǎo)電微粒不連續(xù)造成的,。特別是碳膜電阻,，其碳質(zhì)材料內(nèi)部存在許多微小顆粒，顆粒之間是不
連續(xù)的,，在電流流過時,，會使電阻的導(dǎo)電率發(fā)生變化引起電流的變化，產(chǎn)生類似接觸不良的閃爆電弧,。另外,，晶體管也可能產(chǎn)
生相似的爆裂噪聲和閃爍噪聲，其產(chǎn)生機(jī)理與電阻中微粒的不連續(xù)性相近,，也與晶體管的摻雜程度有關(guān),。
2、半導(dǎo)體器件產(chǎn)生的散粒噪聲
由于半導(dǎo)體PN結(jié)兩端勢壘區(qū)電壓的變化引起累積在此區(qū)域的電荷數(shù)量改變,，從而顯現(xiàn)出電容效應(yīng),。當(dāng)外加正向電壓升高
時，N區(qū)的電子和P區(qū)的空穴向耗盡區(qū)運(yùn)動,，相當(dāng)于對電容充電,。當(dāng)正向電壓減小時，它又使電子和空穴遠(yuǎn)離耗盡區(qū),，相當(dāng)于電
容放電,。當(dāng)外加反向電壓時，耗盡區(qū)的變化相反,。當(dāng)電流流經(jīng)勢壘區(qū)時,，這種變化會引起流過勢壘區(qū)的電流產(chǎn)生微小波動，從
而產(chǎn)生電流噪聲,。其產(chǎn)生噪聲的大小與溫度,、頻帶寬度△f成正比。
3,、高頻熱噪聲
高頻熱噪聲是由于導(dǎo)電體內(nèi)部電子的無規(guī)則運(yùn)動產(chǎn)生的,。溫度越高,，電子運(yùn)動就越激烈。導(dǎo)體內(nèi)部電子的無規(guī)則運(yùn)動會在
其內(nèi)部形成很多微小的電流波動,，因其是無序運(yùn)動,，故它的平均總電流為零，但當(dāng)它作為一個元件(或作為電路的一部分)被接入
放大電路后,，其內(nèi)部的電流就會被放大成為噪聲源,，特別是對工作在高頻頻段內(nèi)的電路高頻熱噪聲影響尤甚,。
通常在工頻內(nèi),，電路的熱噪聲與通頻帶成正比，通頻帶越寬,，電路熱噪聲的影響就越大,。以一個1kΩ的電阻為例，如果電
路的通頻帶為1MHz,，則呈現(xiàn)在電阻兩端的開路電壓噪聲有效值為4μV(設(shè)溫度為室溫T=290K),。看起來噪聲的電動勢并不大,，
但假設(shè)將其接入一個增益為106倍的放大電路時,，其輸出噪聲可達(dá)4V，這時對電路的干擾就很大了,。
4,、電路板上的電磁元件的干擾
許多電路板上都有繼電器、線圈等電磁元件,，在電流通過時其線圈的電感和外殼的分布電容向周圍輻射能量,，其能量會對
周圍的電路產(chǎn)生干擾。像繼電器等元件其反復(fù)工作,，通斷電時會產(chǎn)生瞬間的反向高壓,，形成瞬時浪涌電流，這種瞬間的高壓對
電路將產(chǎn)生極大的沖擊,，從而嚴(yán)重干擾電路的正常工作,。
5、晶體管的噪聲
晶體管的噪聲主要有熱噪聲,、散粒噪聲,、閃爍噪聲。
熱噪聲是由于載流子不規(guī)則的熱運(yùn)動通過BJT內(nèi)3個區(qū)的體電阻及相應(yīng)的引線電阻時而產(chǎn)生,。其中rbb所產(chǎn)生的噪聲是主要
的,。
通常所說的BJT中的電流，只是一個平均值,。實(shí)際上通過發(fā)射結(jié)注入到基區(qū)的載流子數(shù)目,，在各個瞬時都不相同,，因而發(fā)射
極電流或集電極電流都有無規(guī)則的波動，會產(chǎn)生散粒噪聲,。由于半導(dǎo)體材料及制造工藝水平使得晶體管表面清潔處理不好而引
起的噪聲稱為閃爍噪聲,。它與半導(dǎo)體表面少數(shù)載流子的復(fù)合有關(guān)，表現(xiàn)為發(fā)射極電流的起伏,，其電流噪聲譜密度與頻率近似成
反比,，又稱1/f噪聲。它主要在低頻(kHz以下)范圍起主要作用,。
6,、電阻器的噪聲
電阻的干擾來自于電阻中的電感、電容效應(yīng)和電阻本身的熱噪聲,。例如一個阻值為R的實(shí)芯電阻,，可等效為電阻R、寄生電
容C,、寄生電感L的串并聯(lián),。一般來說，寄生電容為0.1～0.5pF,，寄生電感為5～8nH,。在頻率高于1MHz時，這些寄生電感電容
就不可忽視了,。
各類電阻都會產(chǎn)生熱噪聲,，一個阻值為R的電阻(或BJT的體電阻、FET的溝道電阻)未接入電路時,，在頻帶寬度B內(nèi)所產(chǎn)生的
熱噪聲電壓為：熱噪聲電壓本身是一個非周期變化的時間函數(shù),，因此，它的頻率范圍是很寬廣的,。所以寬頻帶放大電路受噪聲
的影響比窄頻帶大,。
7、另外,，電阻還會產(chǎn)生接觸噪聲,，其接觸噪聲電壓為式中：I為流過電阻的電流均方值;f為中心頻率;k是與材料的幾何形狀有關(guān)的常數(shù)。由于Vc在低頻段起重要的作用,，所以它是
低頻傳感器電路的主要噪聲源,。
8、集成電路的噪聲
集成電路的噪聲干擾一般有兩種：一種是輻射式,，一種是傳導(dǎo)式,。這些噪聲尖刺對于接在同一交流電網(wǎng)上的其他電子設(shè)備
會產(chǎn)生較大影響。噪聲頻譜擴(kuò)展至100MHz以上。在實(shí)驗(yàn)室中,，可以用高頻示波器(100MHz以上)觀察一般單片機(jī)系統(tǒng)板上某個
集成電路電源與地引腳之間的波形,，會看到噪聲尖刺峰-峰值可達(dá)數(shù)百毫伏甚至伏級。
