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傳感器電路設計之抗干擾技術
發布時間:2015-06-17   點擊次數:1360次

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

  高頻熱噪聲是由于導電體內部電子的無規則運動產生的。溫度越高,電子運動就越激烈。導體內部電子的無規則運動會在其內部形成很多微小的電流波動,因其是無序運動,故它的平均總電流為零,但當它作為一個元件(或作為電路的一部分)被接入放大電路后,其內部的電流就會被放大成為噪聲源,特別是對工作在高頻頻段內的電路高頻熱噪聲影響尤甚。

  低頻噪聲主要是由于內部的導電微粒不連續造成的。特別是碳膜電阻,其碳質材料內部存在許多微小顆粒,顆粒之間是不連續的,在電流流過時,會使電阻的導電率發生變化引起電流的變化,產生類似接觸不良的閃爆電弧。另外,晶體管也可能產生相似的爆裂噪聲和閃爍噪聲,其產生機理與電阻中微粒的不連續性相近,也與晶體管的摻雜程度有關。

  由于半導體PN結兩端勢壘區電壓的變化引起累積在此區域的電荷數量改變,從而顯現出電容效應。當外加正向電壓升高時,N區的電子和P區的空穴向耗盡區運動,相當于對電容充電。當正向電壓減小時,它又使電子和空穴遠離耗盡區,相當于電容放電。當外加反向電壓時,耗盡區的變化相反。當電流流經勢壘區時,這種變化會引起流過勢壘區的電流產生微小波動,從而產生電流噪聲。其產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、電容效應和電阻本身的熱噪聲。例如一個阻值為R的實芯電阻,可等效為電阻R、寄生電容C、寄生電感L的串并聯。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,這些寄生電感電容就不可忽視了。

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