QM50HY-Hysi/yni及yso/yno分别表示输入端和输出端信噪电压比。一个无噪声放大电路的噪声系数是0 dB,一个低噪声放大电路的噪声系数应小于3dB。

减小噪声的措施,以上是对放大电路中噪声的来源、性质作了简要的分析。在工程实践中,如要对强背景噪声下的微弱信号进行放大,可以按如下的思路进行处理:

首选低噪声集成运放,如OP-27,AD745等。

如果市场产品低噪声集成运放不能满足要求时,可用JEFT对管(例如U430,siliconix)和相关的低噪声元器件组成低噪声放大电路来实现测量(参见图6,7.6)微弱的电流信号。

采用滤波处理或引人负反馈以抑制噪声。

借助软件方法,对数据进行处理以减小噪声的影响。

放大电路中的干扰,干扰是外界因素对放大电路中各部分的影响所造成的。一般来说,干扰主要是外界电磁场、接地线不合理和电源等原因造成的,即当放大电路输人端输入信号电压vi=0时,输出端可能出现交流干扰电压。

杂散电磁场干扰和抑制措施,电路工作环境一般有许多电磁干扰源,常见的有工频干扰、无线电台及雷电现象等,它们所产生电磁波或尖峰脉冲,通过接线电容耦合、电感耦合或交流电源线等进人放大电路,从而引人干扰电压。

静电感应造成干扰的原理图。干扰源和放大电路的输入电路(或某些重要元件)之间存在杂散电容C,构成了干扰电流的回路。此干扰电流在放大电路输人电阻Ri上产生干扰电压。可见,放大电路输入电阻越高或杂散电容C越大,干扰电压也越大。

由静电感应造成的干扰,放大电路中的磁性材料元件(如输人变压器等)对空间杂散电磁场的干扰源是很敏感的。当干扰电磁场足够强时,在输人端产生的干扰电压就会妨碍放大电路的正常工作。

针对杂散电磁场的干扰,可采取下列抑制措施:

合理布局,从放大电路的结构布线来说,电源变压器要尽量远离放大电路,更应远离输人电路。在安装变压器时要选择它们的安装位置,使之不易对放大电路产生

严重干扰。

此外,放大电路的布线要合理,放大电路的输入线与输出线、交流电源线要分开走线,不要平行走线。输入走线愈长,愈易接受干扰。放大电路要尽量远离干扰源。特别是对高增益、高输人电阻和宽频带的运放和放大电路的布线要求更严格,应想办法尽量缩短连线以减小分布电容和导线电阻。

静电屏蔽的原理是在屏蔽罩接地后,干扰电流经屏蔽外层短路入地。而十扰源不经过放大电路的输人电阻Rio,因此,屏蔽的妥善接地是十分重要的,否则不但不能减小干扰,反而会使干扰增大。

屏蔽,为了减小外界干扰,可采用屏蔽措施。屏蔽有静电屏蔽和磁场屏蔽两种。静电屏蔽的结构一般可用铜、铝等金属薄板导电率高的材料制成,它可以将干扰源或受干扰的元件用屏蔽罩屏蔽起来,并将它妥善接地,特别是多级放大电路的第一级更为重要。如第一级的输人线采用具有金属网套的屏蔽线,外套要选一点接地。在抗干扰要求较高时,可把放大电路的前置级甚至整个放大电路都屏蔽起来。磁屏蔽用具有高导磁率的磁性材料,如坡莫合金等。

由直流电源电压波动引起的干扰和抑制,一般放大电路的直流电源是用50 Hz的交流电源经整流、滤波、稳压后得到的。如果滤波不良,整流电源输出的电压就有50 Hz或100 Hz的纹波电压,使电路的电流产生波动而形成干扰电压。特别是第一级,由于电源产生的干扰电压将被后续各级放大而使输出端产生较大的干扰电压。对这种原因所产生干扰电压的放大电路可采用稳压电源①供电,并在稳压电路的输人端和输出端分别加一足够大的电解电容或钽电容的滤波电路G对于运算放大器,为防止直流电源的干扰,可在电源引脚和地端间加一钽电容(一般为10 uF~30 uF)防止低频干扰,加一独石电容(0,01 uF~0.1 uF)防止高频干扰。

由交流电源串入的干扰和抑制,当交流电网的负载突变时(如电机的起动和制动),在负载突变处交流电源线与地之间将产生高频干扰电压。这个电压引起的高频电流将通过直流稳压电源、放大电路及放大电路与地之间的分布电容,经过地线再返回负载突变处组成回路,如图6.7,3虚线所示c这样就构成对放大电路的高频干扰,而且这个高频电流不仅沿导线流动,凡有电容的地方都是良好的通道,如变压器一次侧\二次侧之间的分布电容、放大电路与地之间的分布电容等。

这个高频干扰对高灵敏度放大电路来说影响较大,因此必须采取措施加以抑制。

稳压电源中电源变压器一次侧和二次侧之间加屏蔽层,同时屏蔽层要很好接地,这样高频电流由变压器一次侧通过屏蔽层流人地线而不经过放大电路。

在稳压电源交流进线处加滤波电路滤去干扰信号,一般由几至几十毫亨的电感和几千皮法的电容组成。

负载突变，高频干扰直流稳压电源交流电网负载突变引起干扰．

抑制交流干扰的另一个措施是采用“浮地”,即交流地线与直流地线分开,而且只有交流地线接大地,这样可以避免交流干扰由公共地线申人而影响放大电路的工作。

由接地点安排不正确而引起的干扰和正确接地，多级放大电路的接在多级放大电路中,如果接地点安排不当,就会造成严重的干扰。如在同一电子设备中的放大电路由前置差分放大级和功率级组成,功率级的输出电流是比较大的,此电流通过导线产生的压降,与电源电压一起,作用于前置级,引起骚动,甚至产生振荡。还因负载电流流回电源时,造成机壳(地)与电源负端之间电压波动,而当前置放大电路的输入端接到这个不稳定的“地”上,会引起更为严重的干扰。如将各级的共同端都直接接到直流电源的共地点,实行一点接地方式则可克服上述弊端,如图6.7.4所示。在某些场合下,也采用了RC去耦电路,如图6,7,5所示,使强信号放大级与弱信号放大级的交流通路彼此隔离,以防止干扰或低频自激。在要求较严或条件恶劣的情况下,也常采用精密稳压电源对弱信号放大级单独供电。

电子设备共同端的正确连接,当两台电子设备相连时,共同端没有正确地连在一起。电子设备中的电源变压器一次侧和二次侧之间的漏电作用会产生一感应电压。如果测试仪器的共同端没有和放大电路的共同端连在一起,则即使仪器的输入电压为零,但变压器感应电压却加到了放大电路的输人端而产生干扰电压。因此电子设备连接时,必须把它们的共同端连接在一起,这样才不致使感应电压加到放大电路的输入端。同时将变压器一次侧和二次侧之问的屏蔽层接地,这样也可减少干扰源。

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