在電源中噪聲是不可避免的一個問題,噪聲重要與否,取決于它對目標電路工作的影響程度。例如在電源的中5MHz時具有顯著的輸出電壓紋波,如果它為之供電的電路僅有幾Hz的帶寬,如溫度傳感器等,則該紋波可能不會產生任何影響。但是,如果該電源為RF鎖相環(PLL)供電,結果可能大不相同。
噪聲源都可以分為兩大類:內部噪聲和外部噪聲。內部噪聲好比是您頭腦中的噪聲,外部噪聲則好比是來自外面不和諧的噪聲,如飛機引擎聲。各種噪聲都有自己的特性,但影響比較大的主要有以下幾種,熱噪聲、1/f噪聲、散粒噪聲、爆裂或爆米花噪聲。
學過物理的知道,電流會生熱,在絕對零度以上的任何溫度,生熱則會使導體或半導體中的載流子(電子和空穴)會發生擾動,這就是熱噪聲(亦稱約翰遜噪聲或白噪聲)的來源。熱噪聲功率與溫度成比例。它具有隨機性,因而不隨頻率而變化。這個會使器件的一些電壓電流偏移,一般稱之為溫度漂移。這個也有一個計算公式來表示。與溫度電阻、帶寬相關。
1/f 噪聲來源于半導體的表面缺陷,聲功率與器件的偏置電流成正比,并且與頻率成反比,這一點與熱噪聲不同。即使頻率非常低,該反比特性也成立,然而,當頻率高于數kHz時,關系曲線幾乎是平坦的。1/f 噪聲也稱為粉紅噪聲,因為其權重在頻譜的低端相對較高
1/f 噪聲主要取決于器件幾何形狀、器件類型和半導體材料,因此,要創建其數學模型極其困難,通常使用各種情況的經驗測試來表征和預測1/f噪聲。
一般而言,具有埋入結的器件,如雙極性晶體管和JFET等,其1/f 噪聲往往低于MOSFET等表面器件。
散粒噪聲發生在有勢壘的地方,例如PN結中。半導體器件中的電流具有量子特性,電流不是連續的。當電荷載子、空穴和電子跨過勢壘時,就會產生散粒噪聲。像熱噪聲一樣,散粒噪聲也是隨機的,不隨頻率而變化。
低頻噪聲,爆米花噪聲是一種低頻噪聲,似乎與離子污染有關。爆米花噪聲表現為電路的偏置電流或輸出電壓突然發生偏移,這種偏移持續的時間很短,然后偏置電流或輸出電壓又突然返回其原始狀態。這種偏移是隨機的,但似乎與偏置電流成正比,與頻率的平方成反比(1/f2)。
爆裂噪聲,幾乎已被消除
爆裂噪聲和爆米花噪聲相同,也是一種低頻噪聲,似乎與離子污染有關。但由于現代半導體工藝技術的潔凈度非常高,爆裂噪聲幾乎已經被消除,不再是器件噪聲的一個主要因素。
審核編輯 黃昊宇
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電源噪聲
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