介紹五種常見(jiàn)的電源噪聲

來(lái)源：羅姆半導(dǎo)體社區(qū)

在電源中噪聲是不可避免的一個(gè)問(wèn)題，噪聲重要與否，取決于它對(duì)目標(biāo)電路工作的影響程度。例如在電源的中5MHz時(shí)具有顯著的輸出電壓紋波，如果它為之供電的電路僅有幾Hz的帶寬，如溫度傳感器等，則該紋波可能不會(huì)產(chǎn)生任何影響。但是，如果該電源為RF鎖相環(huán)(PLL)供電，結(jié)果可能大不相同。

噪聲源都可以分為兩大類(lèi)：內(nèi)部噪聲和外部噪聲。內(nèi)部噪聲好比是您頭腦中的噪聲，外部噪聲則好比是來(lái)自外面不和諧的噪聲，如飛機(jī)引擎聲。各種噪聲都有自己的特性，但影響比較大的主要有以下幾種，熱噪聲、1/f噪聲、散粒噪聲、爆裂或爆米花噪聲。

學(xué)過(guò)物理的知道，電流會(huì)生熱，在絕對(duì)零度以上的任何溫度，生熱則會(huì)使導(dǎo)體或半導(dǎo)體中的載流子（電子和空穴）會(huì)發(fā)生擾動(dòng)，這就是熱噪聲（亦稱(chēng)約翰遜噪聲或白噪聲）的來(lái)源。熱噪聲功率與溫度成比例。它具有隨機(jī)性，因而不隨頻率而變化。這個(gè)會(huì)使器件的一些電壓電流偏移，一般稱(chēng)之為溫度漂移。這個(gè)也有一個(gè)計(jì)算公式來(lái)表示。與溫度電阻、帶寬相關(guān)。

1/f 噪聲來(lái)源于半導(dǎo)體的表面缺陷，聲功率與器件的偏置電流成正比，并且與頻率成反比，這一點(diǎn)與熱噪聲不同。即使頻率非常低，該反比特性也成立，然而，當(dāng)頻率高于數(shù)kHz時(shí)，關(guān)系曲線幾乎是平坦的。1/f 噪聲也稱(chēng)為粉紅噪聲，因?yàn)槠錂?quán)重在頻譜的低端相對(duì)較高

1/f 噪聲主要取決于器件幾何形狀、器件類(lèi)型和半導(dǎo)體材料，因此，要?jiǎng)?chuàng)建其數(shù)學(xué)模型極其困難，通常使用各種情況的經(jīng)驗(yàn)測(cè)試來(lái)表征和預(yù)測(cè)1/f噪聲。

一般而言，具有埋入結(jié)的器件，如雙極性晶體管和JFET等，其1/f 噪聲往往低于MOSFET等表面器件。

散粒噪聲發(fā)生在有勢(shì)壘的地方，例如PN結(jié)中。半導(dǎo)體器件中的電流具有量子特性，電流不是連續(xù)的。當(dāng)電荷載子、空穴和電子跨過(guò)勢(shì)壘時(shí)，就會(huì)產(chǎn)生散粒噪聲。像熱噪聲一樣，散粒噪聲也是隨機(jī)的，不隨頻率而變化。

低頻噪聲，爆米花噪聲是一種低頻噪聲，似乎與離子污染有關(guān)。爆米花噪聲表現(xiàn)為電路的偏置電流或輸出電壓突然發(fā)生偏移，這種偏移持續(xù)的時(shí)間很短，然后偏置電流或輸出電壓又突然返回其原始狀態(tài)。這種偏移是隨機(jī)的，但似乎與偏置電流成正比，與頻率的平方成反比(1/f2)。

爆裂噪聲，幾乎已被消除

爆裂噪聲和爆米花噪聲相同，也是一種低頻噪聲，似乎與離子污染有關(guān)。但由于現(xiàn)代半導(dǎo)體工藝技術(shù)的潔凈度非常高，爆裂噪聲幾乎已經(jīng)被消除，不再是器件噪聲的一個(gè)主要因素。

審核編輯 黃昊宇