什么是噪聲

Zui初人們把造成收音機(jī)這類音響設(shè)備所發(fā)出噪聲的那些電子信號(hào)，稱為噪聲。但是，一些非目的的電子信號(hào)對(duì)電子線路造成的后果并非都和聲音有關(guān)，因而，后來(lái)人們逐步擴(kuò)大了噪聲概念。噪聲是一種電子信號(hào)，而干擾是指的某種效應(yīng)，是由于噪聲原因?qū)﹄娐吩斐傻囊环N不良反應(yīng)。而電路中存在著噪聲，卻不一定就有干擾。在數(shù)字電路中。往往可以用示波器觀察到在正常的脈沖信號(hào)上混有一些小的尖峰脈沖是所不期望的，而是一種噪聲。但由于電路特性關(guān)系，這些小尖峰脈沖還不致于使數(shù)字電路的邏輯受到影響而發(fā)生混亂，所以可以認(rèn)為是沒(méi)有干擾。

當(dāng)一個(gè)噪聲電壓大到足以使電路受到干擾時(shí)，該噪聲電壓就稱為干擾電壓。而一個(gè)電路或一個(gè)器件，當(dāng)它還能保持正常工作時(shí)所加的Zui大噪聲電壓，稱為該電路或器件的抗干擾容限或抗擾度。

一般說(shuō)來(lái)，噪聲很難消除，但可以設(shè)法降低噪聲的強(qiáng)度或提高電路的抗擾度，以使噪聲不致于形成干擾。

噪聲的來(lái)源

 

1.第一穩(wěn)壓穩(wěn)壓電源芯片本身的輸出并不是恒定的，會(huì)有一定的波紋。這是由穩(wěn)壓芯片自身決定的，一旦選好了穩(wěn)壓電源芯片，對(duì)這部分噪聲我們只能接受，無(wú)法控制。穩(wěn)壓電源大體分為線性電源和開(kāi)關(guān)電源兩種。線性電源（LDO）通常具有很好的輸出紋波特性，電源本身輸出噪聲低，供電穩(wěn)定，但是輸出功率不大，轉(zhuǎn)換效率低。開(kāi)關(guān)電源（DC-DC）可以輸出很大的電流，轉(zhuǎn)換效率高，但是通常輸出紋波較大。

2. 穩(wěn)壓電源無(wú)法實(shí)時(shí)響應(yīng)負(fù)載對(duì)于電流需求的快速變化。穩(wěn)壓電源芯片通過(guò)感知其輸出電壓的變化，調(diào)整其輸出電流，從而把輸出電壓調(diào)整回額定輸出值。多數(shù)常用的穩(wěn)壓源調(diào)整電壓的時(shí)間在毫秒到微秒量級(jí)。因此，對(duì)于負(fù)載電流變化頻率在直流到幾百KHz之間時(shí)，穩(wěn)壓源可以很好的做出調(diào)整，保持輸出電壓的穩(wěn)定。當(dāng)負(fù)載瞬態(tài)電流變化頻率超出這一范圍時(shí)，穩(wěn)壓源的電壓輸出會(huì)出現(xiàn)跌落，從而產(chǎn)生電源噪聲?，F(xiàn)在，微處理器的內(nèi)核及外設(shè)的時(shí)鐘頻率已經(jīng)超過(guò)了600兆赫茲，內(nèi)部晶體管電平轉(zhuǎn)換時(shí)間下降到800皮秒以下。這要求電源分配系統(tǒng)必須在直流到1GHz范圍內(nèi)都能快速響應(yīng)負(fù)載電流的變化，但現(xiàn)有穩(wěn)壓電源芯片不可能滿足這一苛刻要求。我們只能用其他方法補(bǔ)償穩(wěn)壓源這一不足，比如電源去耦方法。

3．負(fù)載瞬態(tài)電流在電源路徑阻抗和地路徑阻抗上產(chǎn)生的壓降。PCB板上任何電氣路徑不可避免的會(huì)存在阻抗，不論是完整的電源平面還是電源引線。對(duì)于多層板，通常提供一個(gè)完整的電源平面和地平面，穩(wěn)壓電源輸出首先接入電源平面，供電電流流經(jīng)電源平面，到達(dá)負(fù)載電源引腳。地路徑和電源路徑類似，只不過(guò)電流路徑變成了地平面。完整平面的阻抗很低，但確實(shí)存在。如果不使用平面而使用引線，那么路徑上的阻抗會(huì)更高。另外，引腳及焊盤本身也會(huì)有寄生電感存在，瞬態(tài)電流流經(jīng)此路徑必然產(chǎn)生壓降，因此負(fù)載芯片電源引腳處的電壓會(huì)隨著瞬態(tài)電流的變化而波動(dòng)，這就是阻抗產(chǎn)生的電源噪聲。在電源路徑表現(xiàn)為負(fù)載芯片電源引腳處的電壓軌道塌陷，在地路徑表現(xiàn)為負(fù)載芯片地引腳處的電位和參考地電位不同。

噪聲測(cè)試

1、頻譜儀自動(dòng)測(cè)試（Phase Noise）

該方法還是基于頻譜儀測(cè)試載波功率和噪聲功率，但是可以自動(dòng)進(jìn)行測(cè)試，并顯示出完整的測(cè)試曲線，頻偏范圍可以自由設(shè)定，操作簡(jiǎn)便快捷，精準(zhǔn)度比頻譜儀直接測(cè)試法要高，測(cè)試速度要快。

頻譜儀法測(cè)試相位噪聲均基于頻譜測(cè)試的結(jié)果進(jìn)行相位噪聲的計(jì)算，該測(cè)試法無(wú)法區(qū)分調(diào)幅噪聲和相位噪聲，靈敏度受儀器固有的相位噪聲限制，無(wú)載波抑制，測(cè)量范圍受分辨率濾波器形狀因子限制，動(dòng)態(tài)范圍有限等缺點(diǎn)；但是，該方法測(cè)試設(shè)置簡(jiǎn)單、快捷，頻率偏移范圍大，可測(cè)試很多信號(hào)源的特性，比如：雜散發(fā)射、鄰信道功率泄漏、高次諧波；并且可以直接顯示相位噪聲曲線（當(dāng)調(diào)幅噪聲忽略不計(jì)時(shí)）。

2、鑒相器測(cè)試法

2.1、鑒相器測(cè)試原理

鑒相器法是采用被測(cè)信號(hào)源與一同頻參考信號(hào)源進(jìn)行鑒相，鑒相器輸出信號(hào)經(jīng)低通濾波器和低噪聲放大器后輸入到頻譜儀或接收機(jī)中。

2.2、延遲線測(cè)試法

延遲線法是把被測(cè)信號(hào)分成兩路，一路信號(hào)經(jīng)過(guò)延遲線后與另一路經(jīng)過(guò)一個(gè)移相器移相后的信號(hào)進(jìn)行鑒相，然后再濾波放大分析。延遲線的作用是將頻率的變化轉(zhuǎn)化為相位的變化，當(dāng)頻率變化時(shí)，將在延遲線中引起相位正比例的變化。雙平衡混頻器將相位變化轉(zhuǎn)化為電壓變化。

該測(cè)試方法具有載波抑制、調(diào)幅噪聲測(cè)試功能，測(cè)試時(shí)不需要額外的參考源，不需要信號(hào)同步，頻率漂移不再是問(wèn)題。但是該測(cè)試方法高頻時(shí)損耗較大，使得測(cè)試靈敏度較低，而且測(cè)試時(shí)需要校準(zhǔn)，操作較為復(fù)雜。

2.3、鎖相環(huán)測(cè)試法

 

由于振蕩器的相位跳動(dòng)，90度的相位偏移并不能時(shí)刻穩(wěn)定。因此需要引人鎖相環(huán)路對(duì)相位進(jìn)行鎖定，以保證兩路信號(hào)相位穩(wěn)定的相差90度。

由于鎖相環(huán)路的引入會(huì)對(duì)相位噪聲測(cè)量帶來(lái)影響，在環(huán)路帶寬內(nèi)，振蕩器的相位噪聲將會(huì)被改善，因此在測(cè)量過(guò)程中需要對(duì)環(huán)路帶寬內(nèi)的相位噪聲進(jìn)行修正。通過(guò)鎖相環(huán)的環(huán)路帶寬特性，可以計(jì)算出環(huán)路增益，從而可以對(duì)測(cè)量結(jié)果進(jìn)行修正。

噪聲防止方法：

合理地接地、采用差分結(jié)構(gòu)傳輸模擬信號(hào)、在電路的電源輸出端加去耦電容、采用電磁屏蔽技術(shù)、模擬數(shù)字地分開(kāi)、信號(hào)線兩邊走底線、地線隔離等等。

1、模擬電路噪聲的消除更多地依賴于經(jīng)驗(yàn)而非科學(xué)依據(jù)。設(shè)計(jì)人員經(jīng)常遇到的情況是電路的模擬硬件部分設(shè)計(jì)出來(lái)以后，卻發(fā)現(xiàn)電路中的噪聲太大，而不得不重新進(jìn)行設(shè)計(jì)和布線。

這種“試試看”的設(shè)計(jì)方法在幾經(jīng)周折之后Zui終也能獲得成功。不過(guò)，避免噪聲問(wèn)題的更好方法是在設(shè)計(jì)初期進(jìn)行決策時(shí)就遵循一些基本的設(shè)計(jì)準(zhǔn)則，并運(yùn)用與噪聲相關(guān)的基本原理等知識(shí)。

 

檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)及參數(shù)：

測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)標(biāo)準(zhǔn)名稱參數(shù)測(cè)試內(nèi)容適用范圍GB/T 聲學(xué)建筑和建筑構(gòu)件隔聲 測(cè)量第5部分：外墻構(gòu)件和外墻空氣聲隔聲的現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量外墻構(gòu)件和 外墻空氣聲隔聲外墻構(gòu)件和 外墻空氣聲隔聲測(cè)量室內(nèi)建筑GB 22337-2008社會(huì)生活環(huán)境噪聲排放標(biāo)準(zhǔn)結(jié)構(gòu)傳播固 定室內(nèi)噪聲結(jié)構(gòu)傳播固 定室內(nèi)噪聲測(cè)量