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SICK傳感器電路內部的噪聲引起的原因有哪些

点击次数:406 发布时间:2017-06-20

   SICK傳感器電路內部的噪聲引起的原因有哪些

  
  1、SICK傳感器低频噪声
  
  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,産生類似接觸不良的閃爆電弧。另外,晶體管也可能産生相似的爆裂噪聲和閃爍噪聲,其産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。
  
  2、SICK傳感器半导体器件产生的散粒噪声
  
  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産生微小波動,從而産生電流噪聲。其産生噪聲的大小與溫度、頻帶寬度△f成正比。
  
  3、高頻熱噪聲
  
  高頻熱噪聲是由于導電體內部電子的無規則運動産生的。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,故它的平均總電流爲零,但當它作爲一個元件(或作爲電路的一部分)被接入放大電路後,其內部的電流就會被放大成爲噪聲源,特別是對工作在高頻頻段內的電路高頻熱噪聲影響尤甚。
  
  4、SICK傳感器通常在工频冢缏返热噪声与通频带成正比,通频带越宽,电路热噪声的影响就越大。以一个1kΩ的电阻为例,如果电路的通频带为1MHz,则呈现在电阻两端的开路电压噪声有效值为4μV(设温度为室温T=290K)。看起来噪声的电动势并不大,但假设将其接入一个增益为106倍的放大电路时,其输出噪声可达4V,这时对电路的干扰就很大了。
  
  許多電路板上都有繼電器、線圈等電磁元件,在電流通過時其線圈的電感和外殼的分布電容向周圍輻射能量,其能量會對周圍的電路産生幹擾。像繼電器等元件其反複工作,通斷電時會産生瞬間的反向高壓,形成瞬時浪湧電流,這種瞬間的高壓對電路將産生極大的沖擊,從而嚴重幹擾電路的正常工作。
  
  5、SICK傳感器晶体管的噪声
  
  晶體管的噪聲主要有熱噪聲、散粒噪聲、閃爍噪聲。
  
  熱噪聲是由于載流子不規則的熱運動通過內3個區的體電阻及相應的引線電阻時而産生。其中所産生的噪聲是主要的。
  
  通常所說的中的電流,只是一個平均值。實際上通過發射結注入到基區的載流子數浚诟鱾瞬時都不相同,因而發射極電流或集電極電流都有無規則的波動,會産生散粒噪聲。
  
  由于半導體材料及制造工藝水平使得晶體管表面清潔處理不好而引起的噪聲稱爲閃爍噪聲。它與半導體表面少數載流子的複合有關,表現爲發射極電流的起伏,其電流噪聲譜密度與頻率近似成反比,又稱1/f噪聲。它主要在低頻(kHz以下)範圍起主要作用。
  
  6、SICK傳感器电阻器的噪声
  
  電阻的幹擾來自于電阻中的電感、電容效應和電阻本身的熱噪聲。例如一個阻值爲R的實芯電阻,可等效爲電阻R、寄生電容C、寄生電感L的串並聯。一般來說,寄生電容爲0.1~0.5pF,寄生電感爲5~8nH。在頻率高于1MHz時,這些寄生電感電容就不可忽視了。
  
  7、SICK傳感器集成电路的噪声
  
  集成電路的噪聲幹擾一般有兩種:一種是輻射式,一種是傳導式。這些噪聲尖刺對于接在同一交流電網上的其他電子設備會産生較大影響。噪聲頻譜擴展至100MHz以上。
  
  在實驗室中,可以用高頻示波器(100MHz以上)觀察一般單片機系統板上某個集成電路電源與地引腳之間的波形,會看到噪聲尖刺峰-峰值可達數百毫伏甚至伏級。
  
  

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