本文旨在幫助您了解并有效處理電子系統中的干擾噪聲。這里我們將考慮拾取噪聲的機制，因為解決任何噪聲問題的第一步是確定噪聲來源和耦合機制，然后才能實施有效解決方案。

　　我們討論的是何種噪聲?

　　任何電子系統都存在許多噪聲來源。表現形式主要有三種：發射噪聲，與原始信號一起接收且無法區分;內生噪聲(例如發熱產生的約翰遜噪聲、散粒噪聲和爆米花噪聲)，源自構成電路的器件;以及干擾噪聲，從電路外部拾取。干擾噪聲可能源于自然干擾(如閃電)，或者從系統內或附近的其他電氣設備(例如電腦、開關電源、SCR控制加

　　熱器、無線電發射機、開關觸點等)耦合進來。

　　本文僅探討最后一類，即人為噪聲，這是數據采集或測試系統中最普遍存在的系統噪聲。它在低電平電路中最麻煩，系統任何部分均無法逃脫其影響。但它也是會受布線和屏蔽選擇影響的唯一噪聲形式。

　　假設和分析工具

　　盡管完整、精確描述電氣系統特性必然用到麥克斯韋方程組(意味著更多的數學計算)，但大多數情況下傳統的電路分析仍然很有用。解決這些問題時，要確保電路分析有效，需做如下假設：

　　1. 所有電場局限于電容內部。

　　2. 所有磁場局限于電感直接相鄰部分。

　　3. 電路尺寸相對于所考慮的波長較小。

　　使用上述假設，我們可以將噪聲耦合通道模擬為集總電路元件。將耦合兩個電感的磁場模擬為互感。可將雜散電容模擬為兩個導體，兩者間存在電場。圖1顯示了一個等效電路情況，其中兩根短導線在系統地上彼此相鄰。

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　　圖1. 兩個相鄰導線和接地層的噪聲等效電路。

　　一旦獲得某一系統的完整噪聲等效電路，問題就成為針對所需參數求解其中一個網絡方程式。所有標準線性電路分析技術均可應用，包括節點方程、環路方程、矩陣代數、狀態變量、疊加、拉普拉斯變換等等。當電路超過5和6個節點時，手動計算變得困難;此時必須使用計算機輔助程序，例如SPICE，以及其他CAD技術。有經驗的設計師可以適當地簡化假設;但其有效性在得到驗證前必須始終警惕。

　　集總元件方法不一定給出精確數字答案，但可以清晰顯示噪聲與系統參數的依賴關系。繪制盡可能詳確的等效電路可以給如何降低噪聲電平提供思路。一旦寫出網絡方程和CAD程序，便可研究噪聲抑制技術的定量影響。

　　雖然所有現代技術均在進步，例如微處理器和開關電源，但導線仍具有電阻和電感，電容仍存在于真實世界，這些現象必須認真對待。

　　基本原理

　　噪聲問題始終牽涉三個因素：噪聲源(線路瞬變、繼電器、磁場等)、耦合介質(電容、互感、導線)和接收機，即易受噪聲影響的電路(圖2)。

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　　圖2. 噪聲拾取始終涉及噪聲源、耦合介質和接收機。

　　要解決問題，必須消除、削弱或轉移這三個因素中的一個或多個。在可以解決問題前，必須徹底弄清這些因素在問題中的作用。如果解決方案不當，噪聲問題只會變得更糟!不同噪聲問題需要不同的解決方案;添加電容或屏蔽體并不一定有效。

　　系統噪聲類型

　　任何電子系統中的噪聲來源很多，包括計算機、風扇、電源、相鄰設備、測試器件，甚至用于抑制噪聲但連接不當的屏蔽體和接地線。我們討論的噪聲源和耦合機制包括下列主題：

　　●公共阻抗噪聲

　　●容性耦合噪聲

　　●磁耦合噪聲

　　●電力線瞬變

　　●其他噪聲源

　　公共阻抗噪聲

　　顧名思義，公共阻抗噪聲是由數個電路共有的阻抗引起的。圖3顯示了基本配置，可能發生于脈沖輸出源和運算放大器基準端子均連接到“接地”點的情況，該點對電源返回端子有明顯阻抗。噪聲電流(電路1的噪聲返回電流)將在阻抗Z兩端產生電壓Vnoise，該電壓對電路2表現為噪聲信號。

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　　圖3. 公共電路阻抗如何產生噪聲。

　　通常，此類噪聲的重復率取決于噪聲源速率。實際波形由阻抗Z的特性決定。例如，如果Z完全是電阻式，噪聲電壓將與噪聲電流成正比，并具有相似形狀(圖4a)。如果Z為R-L-C，噪聲電壓將以頻率1/(2πLC)振鈴，并以L/R (b)確定的速率呈指數性衰減。

　　如果在電路中發現此類噪聲，可以從重復率和波形很容易地推斷出原由。重復率將指向噪聲來源，因為噪聲與其來源是同步的。

　　例如，(c)中所示的噪聲波形(重復率25kHz，占空比25%)就是包含調節環路并使用脈寬調制的開關電源的典型波形。

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　　圖4. 公共阻抗中的噪聲效應，(a)電阻，(b)R-L-C電路，(c)開關噪聲響應。