隨機(jī)噪聲
發(fā)布時(shí)間:2013/7/7 17:42:35 訪問次數(shù):1572
之前我們用到的信號都是重復(fù)性信號——我們總XF2W-5015-1AE是可以準(zhǔn)確地預(yù)測出任何時(shí)間點(diǎn)上這些信號的電平幅度。除了這些相干信號( coherent signal)外，還有我們現(xiàn)在要研究的非相干信號——噪聲(noise)。
噪聲存在于我們四周：從海浪拍擊岸邊發(fā)出的聲響、宇宙星際間的無線電噪聲，到證券市場的證券指數(shù)波動現(xiàn)象。電子噪聲通常分為兩大類。一是白噪聲(white noise)，其幅度是固定的、不隨頻率而變（與白光相像）。二是l/f噪聲，其幅度與頻率成反比。
白噪聲通常被稱作約翰遜噪聲( Johnson noise)或熱噪聲(thermal noise)，這是導(dǎo)體內(nèi)原子的隨機(jī)熱運(yùn)動，撞擊自由電子而產(chǎn)生。這種噪聲來自于發(fā)熱機(jī)理，因此，冷卻關(guān)鍵部件可以減小噪聲，射電望鏡就是使用液氮對前端放大器進(jìn)行冷卻的。所有電阻都會產(chǎn)生白噪聲，其電壓為：
B=測量帶寬
R-導(dǎo)體的電阻
從上述公式可看到，當(dāng)導(dǎo)體被冷卻至絕對溫度為零(OK，即-273.16。C)時(shí)，將不會有噪聲產(chǎn)生。因?yàn)樵谶@個(gè)溫度下，原子的熱運(yùn)動已停止，不會引致噪聲的產(chǎn)生。
測量系統(tǒng)的帶寬( bandwidth)也很重要。因?yàn)樵肼暤拇笮∨c帶寬的平方根成正比。在測量帶寬的限制上，也有上限f3dB與下限f3dB之分。認(rèn)識到這一點(diǎn)很重要。在音頻應(yīng)用中，噪聲的測量帶寬總是為人耳的聽覺范圍( 20Hz～20kHz)。盡管可能有某個(gè)放大器的帶寬比另一個(gè)寬，但并不意味著他會產(chǎn)生更多的噪聲。
在音頻應(yīng)用中，我們不能改變噪聲帶寬以及玻爾茲曼常數(shù)值。另一方面，降低溫度要付出昂貴的代價(jià)。因此，我們降低聲的主要武器是減少電阻值。更深入的研究見第7章。
l/f噪聲也被稱為閃爍噪聲(flicker noise)或過量噪聲(excess noise)。它是很隗蔽的噪聲形式，因?yàn)椴豢深A(yù)測。大致上也可以稱為“缺陷( imperfection)”噪聲，因?yàn)樗ǔＳ扇毕菀稹＿@些缺陷包括制造半導(dǎo)體器件或電子管的“無塵
室”并非真正的無塵、“起渣”的焊接點(diǎn)、金屬與金屬之間接觸不良——還有很多很多，數(shù)之不盡。半導(dǎo)體生產(chǎn)廠商通常給出l/f噪聲拐角(noise corner)參數(shù)，這是指在此區(qū)域內(nèi)器件的l/f噪聲已超過白噪聲，占據(jù)了主導(dǎo)地位。但對于電子管來說，生產(chǎn)廠商到現(xiàn)在仍然不提供這項(xiàng)參數(shù)。
因?yàn)樵肼暿请S機(jī)的、不相干( incoherent)的，我們不能對噪聲電壓或噪聲電流作相加計(jì)算，但須對噪聲能量作相加計(jì)算，得到的結(jié)果可能會令人感到有些意外。噪聲數(shù)據(jù)可視為經(jīng)過統(tǒng)計(jì)后所取的中間值。民間研究機(jī)構(gòu)通過盡可能收集最多的樣本來減小誤差，就噪聲來說，這實(shí)際上相當(dāng)于進(jìn)行噪聲的平均化(averaging)，以便找到中間值。
如果在低噪聲放大器中將，z個(gè)輸入器件作并聯(lián)，不相干的噪聲信號會開始相互抵消，而我們所需的信號仍保持在原來的電平上。這樣，就獲得了信號噪聲比的改善，改善程度為√二dB。對于半導(dǎo)體生產(chǎn)廠商來說，這種技術(shù)可以做到將1000個(gè)已匹配的晶體管作并聯(lián)連接，制作成一個(gè)單芯斤器件（比如LM394、MAT-01等）。
噪聲存在于我們四周：從海浪拍擊岸邊發(fā)出的聲響、宇宙星際間的無線電噪聲，到證券市場的證券指數(shù)波動現(xiàn)象。電子噪聲通常分為兩大類。一是白噪聲(white noise)，其幅度是固定的、不隨頻率而變（與白光相像）。二是l/f噪聲，其幅度與頻率成反比。
白噪聲通常被稱作約翰遜噪聲( Johnson noise)或熱噪聲(thermal noise)，這是導(dǎo)體內(nèi)原子的隨機(jī)熱運(yùn)動，撞擊自由電子而產(chǎn)生。這種噪聲來自于發(fā)熱機(jī)理，因此，冷卻關(guān)鍵部件可以減小噪聲，射電望鏡就是使用液氮對前端放大器進(jìn)行冷卻的。所有電阻都會產(chǎn)生白噪聲，其電壓為：
B=測量帶寬
R-導(dǎo)體的電阻
從上述公式可看到，當(dāng)導(dǎo)體被冷卻至絕對溫度為零(OK，即-273.16。C)時(shí)，將不會有噪聲產(chǎn)生。因?yàn)樵谶@個(gè)溫度下，原子的熱運(yùn)動已停止，不會引致噪聲的產(chǎn)生。
測量系統(tǒng)的帶寬( bandwidth)也很重要。因?yàn)樵肼暤拇笮∨c帶寬的平方根成正比。在測量帶寬的限制上，也有上限f3dB與下限f3dB之分。認(rèn)識到這一點(diǎn)很重要。在音頻應(yīng)用中，噪聲的測量帶寬總是為人耳的聽覺范圍( 20Hz～20kHz)。盡管可能有某個(gè)放大器的帶寬比另一個(gè)寬，但并不意味著他會產(chǎn)生更多的噪聲。
在音頻應(yīng)用中，我們不能改變噪聲帶寬以及玻爾茲曼常數(shù)值。另一方面，降低溫度要付出昂貴的代價(jià)。因此，我們降低聲的主要武器是減少電阻值。更深入的研究見第7章。
l/f噪聲也被稱為閃爍噪聲(flicker noise)或過量噪聲(excess noise)。它是很隗蔽的噪聲形式，因?yàn)椴豢深A(yù)測。大致上也可以稱為“缺陷( imperfection)”噪聲，因?yàn)樗ǔＳ扇毕菀稹＿@些缺陷包括制造半導(dǎo)體器件或電子管的“無塵
室”并非真正的無塵、“起渣”的焊接點(diǎn)、金屬與金屬之間接觸不良——還有很多很多，數(shù)之不盡。半導(dǎo)體生產(chǎn)廠商通常給出l/f噪聲拐角(noise corner)參數(shù)，這是指在此區(qū)域內(nèi)器件的l/f噪聲已超過白噪聲，占據(jù)了主導(dǎo)地位。但對于電子管來說，生產(chǎn)廠商到現(xiàn)在仍然不提供這項(xiàng)參數(shù)。
因?yàn)樵肼暿请S機(jī)的、不相干( incoherent)的，我們不能對噪聲電壓或噪聲電流作相加計(jì)算，但須對噪聲能量作相加計(jì)算，得到的結(jié)果可能會令人感到有些意外。噪聲數(shù)據(jù)可視為經(jīng)過統(tǒng)計(jì)后所取的中間值。民間研究機(jī)構(gòu)通過盡可能收集最多的樣本來減小誤差，就噪聲來說，這實(shí)際上相當(dāng)于進(jìn)行噪聲的平均化(averaging)，以便找到中間值。
如果在低噪聲放大器中將，z個(gè)輸入器件作并聯(lián)，不相干的噪聲信號會開始相互抵消，而我們所需的信號仍保持在原來的電平上。這樣，就獲得了信號噪聲比的改善，改善程度為√二dB。對于半導(dǎo)體生產(chǎn)廠商來說，這種技術(shù)可以做到將1000個(gè)已匹配的晶體管作并聯(lián)連接，制作成一個(gè)單芯斤器件（比如LM394、MAT-01等）。
之前我們用到的信號都是重復(fù)性信號——我們總XF2W-5015-1AE是可以準(zhǔn)確地預(yù)測出任何時(shí)間點(diǎn)上這些信號的電平幅度。除了這些相干信號( coherent signal)外，還有我們現(xiàn)在要研究的非相干信號——噪聲(noise)。
噪聲存在于我們四周：從海浪拍擊岸邊發(fā)出的聲響、宇宙星際間的無線電噪聲，到證券市場的證券指數(shù)波動現(xiàn)象。電子噪聲通常分為兩大類。一是白噪聲(white noise)，其幅度是固定的、不隨頻率而變（與白光相像）。二是l/f噪聲，其幅度與頻率成反比。
白噪聲通常被稱作約翰遜噪聲( Johnson noise)或熱噪聲(thermal noise)，這是導(dǎo)體內(nèi)原子的隨機(jī)熱運(yùn)動，撞擊自由電子而產(chǎn)生。這種噪聲來自于發(fā)熱機(jī)理，因此，冷卻關(guān)鍵部件可以減小噪聲，射電望鏡就是使用液氮對前端放大器進(jìn)行冷卻的。所有電阻都會產(chǎn)生白噪聲，其電壓為：
B=測量帶寬
R-導(dǎo)體的電阻
從上述公式可看到，當(dāng)導(dǎo)體被冷卻至絕對溫度為零(OK，即-273.16。C)時(shí)，將不會有噪聲產(chǎn)生。因?yàn)樵谶@個(gè)溫度下，原子的熱運(yùn)動已停止，不會引致噪聲的產(chǎn)生。
測量系統(tǒng)的帶寬( bandwidth)也很重要。因?yàn)樵肼暤拇笮∨c帶寬的平方根成正比。在測量帶寬的限制上，也有上限f3dB與下限f3dB之分。認(rèn)識到這一點(diǎn)很重要。在音頻應(yīng)用中，噪聲的測量帶寬總是為人耳的聽覺范圍( 20Hz～20kHz)。盡管可能有某個(gè)放大器的帶寬比另一個(gè)寬，但并不意味著他會產(chǎn)生更多的噪聲。
在音頻應(yīng)用中，我們不能改變噪聲帶寬以及玻爾茲曼常數(shù)值。另一方面，降低溫度要付出昂貴的代價(jià)。因此，我們降低聲的主要武器是減少電阻值。更深入的研究見第7章。
l/f噪聲也被稱為閃爍噪聲(flicker noise)或過量噪聲(excess noise)。它是很隗蔽的噪聲形式，因?yàn)椴豢深A(yù)測。大致上也可以稱為“缺陷( imperfection)”噪聲，因?yàn)樗ǔＳ扇毕菀稹＿@些缺陷包括制造半導(dǎo)體器件或電子管的“無塵
室”并非真正的無塵、“起渣”的焊接點(diǎn)、金屬與金屬之間接觸不良——還有很多很多，數(shù)之不盡。半導(dǎo)體生產(chǎn)廠商通常給出l/f噪聲拐角(noise corner)參數(shù)，這是指在此區(qū)域內(nèi)器件的l/f噪聲已超過白噪聲，占據(jù)了主導(dǎo)地位。但對于電子管來說，生產(chǎn)廠商到現(xiàn)在仍然不提供這項(xiàng)參數(shù)。
因?yàn)樵肼暿请S機(jī)的、不相干( incoherent)的，我們不能對噪聲電壓或噪聲電流作相加計(jì)算，但須對噪聲能量作相加計(jì)算，得到的結(jié)果可能會令人感到有些意外。噪聲數(shù)據(jù)可視為經(jīng)過統(tǒng)計(jì)后所取的中間值。民間研究機(jī)構(gòu)通過盡可能收集最多的樣本來減小誤差，就噪聲來說，這實(shí)際上相當(dāng)于進(jìn)行噪聲的平均化(averaging)，以便找到中間值。
如果在低噪聲放大器中將，z個(gè)輸入器件作并聯(lián)，不相干的噪聲信號會開始相互抵消，而我們所需的信號仍保持在原來的電平上。這樣，就獲得了信號噪聲比的改善，改善程度為√二dB。對于半導(dǎo)體生產(chǎn)廠商來說，這種技術(shù)可以做到將1000個(gè)已匹配的晶體管作并聯(lián)連接，制作成一個(gè)單芯斤器件（比如LM394、MAT-01等）。
噪聲存在于我們四周：從海浪拍擊岸邊發(fā)出的聲響、宇宙星際間的無線電噪聲，到證券市場的證券指數(shù)波動現(xiàn)象。電子噪聲通常分為兩大類。一是白噪聲(white noise)，其幅度是固定的、不隨頻率而變（與白光相像）。二是l/f噪聲，其幅度與頻率成反比。
白噪聲通常被稱作約翰遜噪聲( Johnson noise)或熱噪聲(thermal noise)，這是導(dǎo)體內(nèi)原子的隨機(jī)熱運(yùn)動，撞擊自由電子而產(chǎn)生。這種噪聲來自于發(fā)熱機(jī)理，因此，冷卻關(guān)鍵部件可以減小噪聲，射電望鏡就是使用液氮對前端放大器進(jìn)行冷卻的。所有電阻都會產(chǎn)生白噪聲，其電壓為：
B=測量帶寬
R-導(dǎo)體的電阻
從上述公式可看到，當(dāng)導(dǎo)體被冷卻至絕對溫度為零(OK，即-273.16。C)時(shí)，將不會有噪聲產(chǎn)生。因?yàn)樵谶@個(gè)溫度下，原子的熱運(yùn)動已停止，不會引致噪聲的產(chǎn)生。
測量系統(tǒng)的帶寬( bandwidth)也很重要。因?yàn)樵肼暤拇笮∨c帶寬的平方根成正比。在測量帶寬的限制上，也有上限f3dB與下限f3dB之分。認(rèn)識到這一點(diǎn)很重要。在音頻應(yīng)用中，噪聲的測量帶寬總是為人耳的聽覺范圍( 20Hz～20kHz)。盡管可能有某個(gè)放大器的帶寬比另一個(gè)寬，但并不意味著他會產(chǎn)生更多的噪聲。
在音頻應(yīng)用中，我們不能改變噪聲帶寬以及玻爾茲曼常數(shù)值。另一方面，降低溫度要付出昂貴的代價(jià)。因此，我們降低聲的主要武器是減少電阻值。更深入的研究見第7章。
l/f噪聲也被稱為閃爍噪聲(flicker noise)或過量噪聲(excess noise)。它是很隗蔽的噪聲形式，因?yàn)椴豢深A(yù)測。大致上也可以稱為“缺陷( imperfection)”噪聲，因?yàn)樗ǔＳ扇毕菀稹＿@些缺陷包括制造半導(dǎo)體器件或電子管的“無塵
室”并非真正的無塵、“起渣”的焊接點(diǎn)、金屬與金屬之間接觸不良——還有很多很多，數(shù)之不盡。半導(dǎo)體生產(chǎn)廠商通常給出l/f噪聲拐角(noise corner)參數(shù)，這是指在此區(qū)域內(nèi)器件的l/f噪聲已超過白噪聲，占據(jù)了主導(dǎo)地位。但對于電子管來說，生產(chǎn)廠商到現(xiàn)在仍然不提供這項(xiàng)參數(shù)。
因?yàn)樵肼暿请S機(jī)的、不相干( incoherent)的，我們不能對噪聲電壓或噪聲電流作相加計(jì)算，但須對噪聲能量作相加計(jì)算，得到的結(jié)果可能會令人感到有些意外。噪聲數(shù)據(jù)可視為經(jīng)過統(tǒng)計(jì)后所取的中間值。民間研究機(jī)構(gòu)通過盡可能收集最多的樣本來減小誤差，就噪聲來說，這實(shí)際上相當(dāng)于進(jìn)行噪聲的平均化(averaging)，以便找到中間值。
如果在低噪聲放大器中將，z個(gè)輸入器件作并聯(lián)，不相干的噪聲信號會開始相互抵消，而我們所需的信號仍保持在原來的電平上。這樣，就獲得了信號噪聲比的改善，改善程度為√二dB。對于半導(dǎo)體生產(chǎn)廠商來說，這種技術(shù)可以做到將1000個(gè)已匹配的晶體管作并聯(lián)連接，制作成一個(gè)單芯斤器件（比如LM394、MAT-01等）。
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