傳感器電路內部的七大噪聲源

電路設計是傳感器性能能否的關鍵要素，由于溫濕度傳感器輸出端是微小的信號，假如由于噪聲招致有用的信號被吞沒，所以增強傳感器電路的抗干擾性突出。我們需理解傳感器電路噪聲的來源，以便找出好的辦法來降低噪聲。傳感器電路噪聲一般有如下七種：

1、低頻噪聲，

低頻噪聲是由內部的導電微粒不連續運動形成的。是碳膜電阻，其碳質資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作變化惹起電流的變化，產生相似接觸不良的閃爆電弧。晶體管也產生過類似的爆裂噪聲和閃爍噪聲，其產活力理與電阻中微粒的不連續性相近，也與晶體管的摻雜水平有關。

2、半導體器件產生的散粒噪聲

由于半導體PN結兩端勢壘區電壓的變化，導致累積在此區域的電荷數量改動，從而出現電容效應。當外加正向電壓升高時，N區的電子和P區會向耗盡區運動，相當于對電容充電。當正向電壓小時，它使電子和空穴遠離耗盡區，相當于電容放電。外加反向電壓時，耗盡區變化相反。當電流流經勢壘區，這種變化會惹起流過勢壘區的電流產生微小動搖，而產生電流噪聲。產生的噪聲大小與溫度、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產生的。溫度越高，電子運動就越劇烈。導體內部電子的無規則運動會在其內部構成很多微小的電流動搖，因其是無序運動，故它的均勻總電流為零，但當它作為一個元件(或作為電路的一局部)被接入放大電路后，其內部的電流就會被放大成為噪聲源，對工作在高頻頻段內的電路高頻熱噪聲影響尤甚。

通常在工頻內，電路的熱噪聲與通頻帶成正比，通頻帶越寬，電路熱噪聲的影響就越大。以一個1kΩ的電阻為例，假如電路的通頻帶為1MHz，則呈如今電阻兩端的開路電壓噪聲有效值為4μV(設溫度為室溫T=290K)。看起來噪聲的電動勢并不大，但假定將其接入一個增益為106倍的放大電路時，其輸出噪聲可達4V，這時對電路的干擾就很大了。

4、晶體管的噪聲

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經過BJT內3個區的體電阻及相應的引線電阻時而產生。其中溫濕度變送器所產生的噪聲是主要的。

通常所說的BJT中的電流，只是一個均勻值。實踐上經過發射結注入到基區的載流子數目，在各個瞬時不相同，因此發射電流或集電流都有無規則的動搖，會產生散粒噪聲。

由于半導體資料及制造工藝程度使得晶體管外表清潔處置不好而惹起的噪宣稱為閃爍噪聲。它與半導體外表少數載流子的復合有關，表現為發射電流的起伏，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)范圍起主要作用。

5、電阻器的噪聲

電阻的干擾來自于電阻中的電感、電容效應和電阻自身的熱噪聲。例如一個阻值為R的實芯電阻，可等效為電阻R、寄生電容C、寄生電感L的串并聯。寄生電容為0.1～0.5pF，寄生電感為5～8nH。在頻率高于1MHz時，這些寄生電感電容就不可無視了。

電阻都產生熱噪聲，一個阻值為R的電阻(或BJT的體電阻、FET的溝道電阻)未接入電路時，在頻帶B內所產生的熱噪聲電壓式中：k為玻爾茲曼常數;T是溫度(單位：K)。熱噪聲電壓自身是一個非周期變化的時間函數，它的頻率范圍是很寬廣。所以寬頻帶放大電路受噪聲的影響比窄頻帶大。

電阻產生接觸噪聲，接觸噪聲電壓式中：I為流過電阻的電流均方值;f為頻率;k是與資料幾何外形有關的常數。因為Vc在低頻段起著重要的作用，所以它是低頻傳感器的主要噪聲源。