信号与噪声的鸿沟:电阻热噪声对精细电路的终极应战

发布时间:2025-04-21 05:48:59   来源:开云体育网址

  电阻的热噪声(或约翰逊噪声,或奈奎斯特噪声,或约翰逊-奈奎斯特噪声)是由构成电阻的原子内部和原子之间的电荷载流子的自 然随机运动发生的。不管组成怎么,它在一切电阻中都是持平的,而且其均方根振幅由以下等式描绘:

  例如,在室温(300°K)下,1KΩ电阻在20Hz-20kHz的规范音频带宽上发生的噪声可核算为:

  该数字表明直流电压的值,该电压将向电阻负载供给与所评论的噪声信号相同的功率。电阻上呈现的最大瞬时噪声电压幅值在严厉意义上不受约束,因为它是由随机进程驱动的,但观察到峰值振幅超越某个值的可能性跟着阈值的添加而下降。一般运用6.6倍均方根值的系数来预算峰间热噪声值;热噪声的瞬时值应等于或低于99.9%(时刻)均方根值的6.6倍。

  成果一般以纳伏每平方根赫兹的单位表明,然后能够针对估量的作业时分的温度(一般约300°K)进行核算,并用作与电路中其他噪声源(例如运算放大器的输入电压噪声)作比较的根底。

  电阻的噪声可大致分为以下几种类型:1. 热噪声:因为电阻器内部存在电子的热运动,导致电子在电阻器内部发生磕碰,发生随机的电压和电流动摇,即热噪声。其噪声功率谱密度为常数。2. 1/f噪声:指随频率下降而噪声功率谱密度添加的噪声。其原因是电阻器内部存在许多缺点,导致电子在这些缺点处发生反射和散射,发生1/f噪声。3. 互感噪声:当电阻器与其他电路元件衔接时,因为存在互感效果,导致电阻器内部发生噪声。其噪声功率谱密度随频率添加而添加。4. 外部噪声:指来自电源、信号线、天线等外部环境的电磁搅扰和机械振动引起的噪声。

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