電子學/電子電路中的噪聲

電氣噪聲

任何形式的無用能量，會干擾想要訊號的正常和輕鬆接收和再現。

分類

基於來源

1. 外部噪聲
   1. 大氣
   2. 地外
      1. 太陽
      2. 宇宙
   3. 工業
2. 內部噪聲
   1. 熱騷動噪聲
   2. 散粒噪聲
   3. 傳輸時間噪聲
   4. 閃爍噪聲
   5. 其他來源

熱噪聲

熱騷動噪聲

也稱為約翰遜噪聲或白噪聲。

$P_{n}\propto \ T\;\delta \!f=k\,T\;\delta \!f$

其中k = 玻爾茲曼常數 = 1.38x10^-23J/K

T = 絕對溫度，K = 273 + °C

δ f = 感興趣的頻寬

P_n = 電阻的最大噪聲功率輸出

$P_{n}={\frac {V^{2}}{R_{L}}}={\frac {\left({\frac {V_{n}}{2}}\right)^{2}}{R}}={\frac {V_{n}^{2}}{4R}}$
$V_{n}^{2}=4RP_{n}=4RkT\;\delta \!f$
$V_{n}={\sqrt {4kT\;\delta \!f\;R}}$

散粒噪聲

$i_{n}={\sqrt {2ei_{p}\;\delta \!f}}$

其中i_n = 均方根散粒噪聲電流

e = 電子電荷 = 1.6x10^-19C

i_p = 直流二極體電流

δ f = 系統頻寬

噪聲計算

多個來源的疊加

噪聲電壓

$V_{n}1={\sqrt {4kT\,\delta \!f\,R_{1}}}$, $V_{n}2={\sqrt {4kT\,\delta \!f\,R_{2}}}$...等等，那麼

$V_{n,tot}={\sqrt {{V_{n}1^{2}}+{V_{n}2^{2}}+...}}={\sqrt {4kT\,\delta \!f\,R_{tot}}}$

其中 R_tot = R₁+R₂+...

級聯放大器級聯造成的加成

R_eq = R₁+R'₂
$R_{eq}=R_{1}+{\frac {R_{2}}{A_{1}^{2}}}+{\frac {R_{3}}{{A_{1}^{2}}{A_{2}^{2}}}}$

降低噪聲的方法

差分訊號傳輸

差分訊號傳輸是一種透過兩條獨立電線傳輸互補訊號來傳輸資訊的電氣方法。該技術可用於模擬訊號傳輸，例如一些音訊系統，以及數字訊號傳輸，例如 RS-422、RS-485、PCI Express 和 USB。

良好接地

理想的訊號地無論多少電流流入地或流出地，都保持零電壓。

當低電平訊號在高電流附近傳輸時，不應允許它們的返回電流流過相同的導體。否則，像高電流上的交流紋波這樣的噪聲會調製低電平訊號。

參考文獻

Kennedy, George '電子通訊系統' , 第 3 版。 ISBN 0-07-034054-4