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可编程直流电源电路中常见的内部噪声及外部噪

来源:admin ??发布时间:2018-12-04 14:37

可编程直流电源电路中常见的内部噪声及外部噪声源怎么处理(processing)?噪声重要与否,取决于它对目标可编程直流电源电路工作的影响程度。

例如,一个可编程直流电源在3 MHz时具有显著的输出电压纹波,如果它为之供电的可编程直流电源电路仅有几Hz的带宽,如温度(temperature)传感器(类型:热电偶、热敏电阻等)等,则该纹波可能(maybe)不会产生任何影响。电池测试仪是专用于日常维护中对落后单体蓄电池处理的便携式产品,它具有三种独立的使用方式:电池放电方式,电池充电方式和电池活化方式。蓄电池智能活化仪具有三种独立的使用方式:电池放电方式,电池充电方式和电池活化方式。可以针对不同落后电池的实际情况,对落后电池进行容量试验,智能式 充电,或设置多个循环周期作循环多次请充放电,以激化电池极板失效的活性物质使电池活化,提升落后电池的容量。但是,如果该可编程直流电源为RF锁相环(PLL)供电,结果可能大不相同。
为了成功设计(Design)一个鲁棒的系统,了解噪声源至关重要。就低压差(LDO)调节(adjust)器而言或者说任何可编程直流电源电路,噪声源都可以分为两大类:内部噪声和外部噪声。
内部噪声好比是您头脑中的噪声,外部噪声则好比是来自喷气式飞机的噪声。蓄电池测试仪是专用于日常维护中对落后单体蓄电池处理的便携式产品,它具有三种独立的使用方式:电池放电方式,电池充电方式和电池活化方式。
对于电子可编程直流电源电路,内部噪声是指任何电子器件内部产生的噪声,外部噪声则是指从可编程直流电源电路外部传到可编程直流电源电路中的噪声。蓄电池智能活化仪具有三种独立的使用方式:电池放电方式,电池充电方式和电池活化方式。可以针对不同落后电池的实际情况,对落后电池进行容量试验,智能式 充电,或设置多个循环周期作循环多次请充放电,以激化电池极板失效的活性物质使电池活化,提升落后电池的容量。


  1. 显示内部和外部噪声源的简化LDO框图
内部噪声有许多来源,各种噪声源都有自己独一无二的特性(characteristic])。内部噪声主要有以下几类:热噪声、1/f噪声、散粒噪声、爆裂或爆米花噪声。图2显示了一个典型器件的噪声如何随频率而变化,以及各类噪声对总噪声的贡献。从1/f区到热区的跃迁点称为转折频率。 


  2. 典型噪声功率与频率的关系
热噪声,随机但有通式
在绝对零度以上的任何温度(temperature),导体或半导体中的载流子(电子和空穴(Electron hole))会发生扰动,这就是热噪声(亦称约翰逊噪声或白噪声)的来源。热噪声功率与温度成比例。它具有随机性,因而不随频率而变化。热噪声是一个物理过程(process),可以通过下式计算:
Vn = √(4kTRB)
k表示波尔兹曼常数(1.3823 J/K)
T表示绝对温度(K = 273°C)
R表示电阻(单位Ω)
B表示观察到噪声的带宽(单位Hz,电阻上测得的均方根电压(voltage)也是进行测量(cè liáng)的带宽的函数)
粉红浪漫?NO,这里只有1/f 噪声
1/f 噪声来源于半导体(semiconductor)的表面缺陷,声功率与器件的偏置电流(Electron flow)成正比,并且与频率(frequency)成反比,这一点与热噪声不同。即使频率非常低,该反比特性(characteristic])也成立,然而,当频率高于数kHz时,关系曲线几乎是平坦的。1/f 噪声也称为粉红噪声,因为其权重在频谱的低端相对较高。
1/f 噪声主要取决于器件几何形状、器件类型和半导体(semiconductor)材料(Material),因此,要创建其数学模型极其困难,通常使用各种情况的经验测试来表征和预测1/f噪声。
一般而言,具有埋入结的器件,如双极性晶体管和JFET等,其1/f 噪声往往低于MOSFET等表面器件。蓄电池综合测试仪不需放电准确测量内阻和估算容量,提前发现落后电池,确保电池组供电系统安全运行,并引导蓄电池组在正确的参数下运行,延长蓄电池的使用寿命,对异常状况进行报警。
有势垒的地方的就有散粒噪声
散粒噪声发生在有势垒的地方,例如PN结中。半导体器件中的电流(Electron flow)具有量子特性,电流不是连续的。当电荷(electric charge)载子、空穴和电子跨过势垒时,就会产生散粒噪声。像热噪声一样,散粒噪声也是随机的,不随频率而变化。
低频噪声——爆米花噪声
爆米花噪声是一种低频噪声,似乎与离子污染有关。爆米花噪声表现为可编程直流电源电路的偏置电流(Electron flow)或输出电压突然发生偏移,这种偏移持续的时间很短,然后偏置电流或输出电压又突然返回其原始状态。这种偏移是随机的,但似乎与偏置电流成正比,与频率(frequency)的平方成反比(1/f2)。
爆裂噪声,几乎已被消除
爆裂噪声和爆米花噪声相同,也是一种低频噪声,似乎与离子污染(pollute)有关。但由于现代半导体工艺( technology)技术(Technology)的洁净度非常高,爆裂噪声几乎已经被消除,不再是器件噪声的一个主要因素。
外部噪声外部噪音来源远多于内部噪声源,包括以下几类:
? 耦合到敏感可编程直流电源电路中的电磁场。
? 导致压电材料产生干扰交流电压(voltage)的机械(machinery)冲击或振动(vibration)。
? 来自其他可编程直流电源电路(Electric circuit),通过电源或设计不佳的PCB布局布线传导或辐射到可编程直流电源电路中的噪声。

  

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