噪声是指对于某个模拟信号,存在于信号与非理想电路中不可避免的非理想元件或电路的杂散信号,从而导致信号质量的降低。而噪声模电就是研究对于某个模拟电路,其中噪声如何产生、如何影响信号质量和如何降低噪声的技术学科。
噪声模电在通信、音频、仪器、计算机等领域应用广泛。它不仅是电子工程的基础知识,还是一门跨学科的综合学科。
根据不同的分类标准,噪声模电可以分为多种类型:
1.热噪声:由于热运动引起的电子在元器件内部产生的噪声。随着温度升高,热噪声也会变大。
2.分布噪声:由于半导体材料、电阻器材料的不均匀性造成的噪声。主要包括漏电流噪声、击穿噪声和通道噪声等。
3.亚阈噪声:在信号的低频信号中,主要来自于晶体管的非线性特性和同时频点运算的影响所产生的噪声。
4.电源噪声:由电源的不纯度和工作频率带来的干扰引起的噪声。
5.外部噪声:由于来自外界的无意干扰,例如电源电磁场、天线电源干扰等。
噪声模电的产生,会严重影响电路的信噪比、失真度、带宽等因素。因此,为了提高电路性能和信号质量,必须分析和评估噪声。
目前,常用的噪声评估方法有:
1.信噪比(SNR):是信号功率与噪声功率之比,用来评估信号受到噪声影响的程度。
2.谱噪声密度:单位频率内的噪声功率,是衡量频谱噪声功率分布均匀性的重要参数。
3.有效位数(ENOB):表示ADC或DAC的有效位数。它与信噪比和失真度有关,可用来评估转换器的性能。
噪声模电在很多领域都有应用。以下是一些常见的应用领域:
1.音频处理:音频信号的质量和清晰度对于音频处理来说非常有关键性,这时必须考虑噪声模电的影响。
2.医疗电子学:生物信号如EEG、ECG、EMG等可以被认为是带有噪声的低电平信号,噪声模电对信号的获取和处理有着重要的影响。
3.半导体集成电路:噪声模电的研究与应用有助于提高芯片设计的性能,提高集成度,减小功耗等。
4.无线电通信:通过噪声模电对无线通信系统进行优化,可以提高通信质量和传输速度,并且提高系统的稳定性。