設(shè)備故障診斷系統(tǒng)資訊：電路設(shè)計(jì)中傳感器電路內(nèi)部七種噪聲的分析

電路設(shè)計(jì)是傳感器技術(shù)性能以及是否具有優(yōu)越的關(guān)鍵影響因素，由于傳感器輸出端都是很微小的信號(hào)，如果企業(yè)因?yàn)樵肼晫?dǎo)致社會(huì)有用的信號(hào)被淹沒，那就得不償失了，所以需要加強(qiáng)傳感器電路的抗干擾設(shè)計(jì)發(fā)展尤為重要。電渦流位移傳感器能靜態(tài)和動(dòng)態(tài)地非接觸、高線性度、高分辨力地測(cè)量被測(cè)金屬導(dǎo)體距探頭表面的距離。它是一種非接觸的線性化計(jì)量工具。一體化振動(dòng)變送器將壓電傳感器和精密測(cè)量電路集成在一起，實(shí)現(xiàn)了傳統(tǒng)“傳感器+信號(hào)調(diào)理器”和“傳感器+監(jiān)測(cè)儀表”模式的振動(dòng)測(cè)量系統(tǒng)的功能；適合構(gòu)建經(jīng)濟(jì)型高精度振動(dòng)測(cè)量系統(tǒng)。振動(dòng)故障診斷監(jiān)測(cè)系統(tǒng)分析范圍20KHz；緩變信號(hào)通道不少于32路，16位精度，動(dòng)態(tài)信號(hào)通道不少于4路，102.4kS/s；系統(tǒng)變攜，可以自帶電源連續(xù)工作4小時(shí)。在這之前，我們國(guó)家必須了解傳感器電路噪聲的來(lái)源，以便找出可以更好的方法來(lái)降低噪聲。

電路設(shè)計(jì)中傳感器電路內(nèi)部七種噪聲的分析

電路設(shè)計(jì)是影響傳感器性能的一個(gè)關(guān)鍵因素，因?yàn)閭鞲衅鞯妮敵鲂盘?hào)非常小，如果有用的信號(hào)因?yàn)樵肼暥谎蜎]，那么增益就不值得損失，因此，加強(qiáng)傳感器電路的抗干擾設(shè)計(jì)就顯得非常重要。在此之前，我們必須了解傳感器電路噪聲的來(lái)源，以便找到更好的降低噪聲的方法。一般來(lái)說(shuō)，在傳感器電路中有七種主要的噪聲類型:

低頻噪聲

低頻噪聲主要是企業(yè)由于公司內(nèi)部的導(dǎo)電微粒不連續(xù)發(fā)展造成的。特別是碳膜電阻，其碳質(zhì)材料內(nèi)部管理存在問題許多學(xué)生微小顆粒，顆粒之間是不連續(xù)的，在電流流過(guò)時(shí)，會(huì)使電阻的導(dǎo)電率發(fā)生時(shí)間變化可以引起電流的變化，產(chǎn)生一種類似接觸社會(huì)不良的閃爆電弧。另外，晶體管也可能導(dǎo)致產(chǎn)生具有相似的爆裂噪聲和閃爍噪聲，其產(chǎn)生作用機(jī)理與電阻中微粒的不連續(xù)性相近，也與晶體管的摻雜不同程度以及有關(guān)。

半導(dǎo)體電子器件發(fā)展產(chǎn)生的散粒噪聲

由于跨越半導(dǎo)體PN結(jié)的勢(shì)壘區(qū)的電壓的改變導(dǎo)致在該區(qū)域中累積的電荷量改變，所以出現(xiàn)電容效應(yīng)。 當(dāng)施加的正向電壓增加時(shí)，N區(qū)中的電子和P區(qū)中的空穴向耗盡區(qū)移動(dòng)，這等同于對(duì)電容器充電。 當(dāng)正向電壓降低時(shí)，它使電子和空穴遠(yuǎn)離耗盡區(qū)，這相當(dāng)于電容放電。 當(dāng)施加反向電壓時(shí)，耗盡區(qū)反向改變。 當(dāng)電流流過(guò)勢(shì)壘區(qū)時(shí)，這種變化可能導(dǎo)致流過(guò)勢(shì)壘區(qū)的電流輕微波動(dòng)，從而產(chǎn)生電流噪聲。 噪聲的大小與溫度和帶寬 △ f成正比。

高頻熱噪聲

高頻熱噪聲是由導(dǎo)體中電子的不規(guī)則運(yùn)動(dòng)引起的。溫度越高，電子運(yùn)動(dòng)越強(qiáng)烈。導(dǎo)體中電子的不規(guī)則運(yùn)動(dòng)在其內(nèi)部產(chǎn)生許多小電流波動(dòng)。由于其運(yùn)動(dòng)無(wú)序，其平均總電流為零，但當(dāng)其作為元件(或電路的一部分)插入放大器電路時(shí)，其內(nèi)部電流被放大，成為噪聲源，尤其是對(duì)高頻工作電路的高頻熱噪聲有很大影響。

通常在工頻下，電路的熱噪聲與通帶成正比，通帶越寬，電路熱噪聲的影響越大。以一個(gè)1k的電阻為例。如果電路的通帶為1MHz，電阻兩端的開路電壓噪聲有效值為4V(假設(shè)溫度為室溫T=290K)。看似噪聲的電動(dòng)勢(shì)不大，但如果接在增益為106倍的放大電路上，其輸出噪聲可達(dá)4V，對(duì)電路會(huì)造成很大的干擾。