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傳感器電路設(shè)計(jì)之抗干擾技術(shù)研究
來源:賽斯維傳感器網(wǎng) 發(fā)表于 2012/6/27

  傳感器電路通常用來測量微弱的信號(hào),具有很高的靈敏度,但也很容易接收到外界或內(nèi)部一些無規(guī)則的噪聲或干擾信號(hào),如果這些噪聲和干擾的大小可以與有用信號(hào)相比較,那么在傳感器電路的輸出端有用信號(hào)將有可能被淹沒,或由于有用信號(hào)分量和噪聲干擾分量難以分辨,則必將妨礙對有用信號(hào)的測量。所以在傳感器電路的設(shè)計(jì)中,往往抗干擾設(shè)計(jì)是傳感器電路設(shè)計(jì)是否成功的關(guān)鍵。

  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(dòng)產(chǎn)生的。溫度越高,電子運(yùn)動(dòng)就越激烈。導(dǎo)體內(nèi)部電子的無規(guī)則運(yùn)動(dòng)會(huì)在其內(nèi)部形成很多微小的電流波動(dòng),因其是無序運(yùn)動(dòng),故它的平均總電流為零,但當(dāng)它作為一個(gè)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(huì)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。

  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(shí),會(huì)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)。

  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(shí),N區(qū)的電子和P區(qū)的空穴向耗盡區(qū)運(yùn)動(dòng),相當(dāng)于對電容充電。當(dāng)正向電壓減小時(shí),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(shí),耗盡區(qū)的變化相反。

  當(dāng)電流流經(jīng)勢壘區(qū)時(shí),這種變化會(huì)引起流過勢壘區(qū)的電流產(chǎn)生微小波動(dòng),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。電路板上的電磁元件的干擾。

  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(gè)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(shí),這些寄生電感電容就不可忽視了。

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