系統雜訊

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系統雜訊（system noise）

　　系統雜訊通常是指我們的音頻/視頻系統不斷受到的大量輻射信號的轟炸。無線電頻率干擾（RFI）非常普遍，任何系統都會受到影響。 電磁干擾（EMI）也會引起系統雜訊。在音頻系統中，這些場通常由變壓器引起，並且可以表現為嗡嗡聲或低頻雜訊。

　　完整的測試系統要對器件提供光源激勵，同時由控制模塊對器件提供驅動，偏壓，使其正常工作，並對電信號進行採集和存儲，最後將數據計算分析，並對器件的性能進行評價。對於雜訊來說，測試系統的雜訊主要產生於電子模塊，下麵針對電子模塊雜訊進行詳細分析與抑制方法研究。

　　在信息轉化的每一個環節中都會相應的引入額外的雜訊。研究探測器的雜訊對紅外探測器來說有著重要意義，但對於測試系統來說，探測器組件作為輸入對象，在整個系統中作為一個整體組件進行分析。探測器組件RMS雜訊在200左右。

　　（1）線纜雜訊分析

　　線纜用於連接探測器組件和信息獲取電路。線纜不僅是系統中最長的部分，而且它還類似於一個拾取和輻射雜訊的高效天線，是雜訊傳導的良好通道，因此線纜是系統中最薄弱的部分。

　　（2）調理電路雜訊

　　調理電路主要將探測器輸出信號調理成與ADC器件輸入範圍相匹配，以達到動態範圍相匹配的作用.儀器儀錶放大電路具有高共模抑制比，高輸入阻抗，低雜訊，低線性誤差，低失調電壓和失調電壓漂移，低輸入偏置電流和失調電流誤差，帶寬充裕等特征。適合光電成像系統，能夠較好地完成圖像信息的獲取工作。

　　電阻和運放雜訊是調理電路雜訊來源主要部分，在該電路中電阻和運放本身均是非理想器件，電阻在電流流過時不可避免產生熱雜訊，運放則主要包括n端和p端的等效輸入電流雜訊及兩端之間的等效電壓輸入雜訊。

　　（3）電源及偏壓雜訊

　　電源輸出模塊，如LDO和DC/DC等，在輸出電壓時，都會有一定的輸出紋波，在器件的Datasheet中有明確的規格參數，對這一類雜訊，一旦IC供電晶元確定了，這部分雜訊也就確定了，但是如果負載瞬態電流的變化速率要求高些，供電IC就無法對負載的需求做出實時的響應，這樣就會出現電壓的跌落，從而引入雜訊，對於高於供電IC實時響應的瞬態負載電流，就需要增加額外的去禍電容滿足這一需求。我們採用不同容值不同材質的電容組合可以有效去除。

　　（4）ADC雜訊

　　模擬數字轉化(ADC)模塊主要完成模擬圖像信號的模擬數字轉化工作，對於ADC由於有效量化位數的限制，存在著不可避免的量化雜訊，量化雜訊主要受到信號統計特征和量化位數的限制。量化雜訊是信息獲取系統中一個必然存在的量，隨著量化位寬的增加呈指數下降的趨勢。對於ADC器件除了存在量化雜訊這一物理量之外還存在半導體器件共同具有的1/f 雜訊，熱雜訊等，只是這些雜訊在器件設計之初已經被很好的限制，相對於量化雜訊可以忽略不計，因此在實際分析中只需要重點關註量化雜訊。

　　一個雜訊問題的產生必須具備三個要素：首先，必須要有雜訊源；其次，必須有對雜訊敏感的接受器;第三，必須有一個將雜訊從源頭傳送到接收器的藕合路徑。 通常，有三種方法可以切斷雜訊的禍合路徑：

　　（1）在雜訊源頭對雜訊進行抑制；

　　（2）降低敏感電路對雜訊的敏感程度；

　　（3）減小通過禍合路徑傳輸的雜訊大小。

　　在某些情況下，雜訊抑制技術必須使用切斷雜訊路徑方法中的兩個或所有三個方面。

　　1、線纜雜訊抑制

　　採用屏蔽線能從雜訊禍合路徑有效抑制雜訊進入系統。而介面電路是解決線纜輻射問題的重要手段，減小線纜上共模高頻電流我們需要合理設計線纜埠處的介面電路，通過線上纜介面處使用低通濾波器或抑制電路，濾除線纜上的高頻共模電流。連接器的主要作用是給線纜和介面電路提供一個良好的互連，並保證良好的接地，連接器要考慮阻抗匹配、ESD等因素。在低頻時，屏蔽線纜拾取雜訊電壓與裸線相同，當頻率大於屏蔽層截止頻率時，屏蔽線拾取電壓不再加。

　　為了保證低噪的系統輸入，我們使用板內低噪參考源ref ( RMS雜訊22微伏)，使用50 Hz電扇模擬雜訊源，對比使用sff屏蔽線纜和裸線時系統的雜訊情況。雜訊會通過線纜進入系統，影響系統雜訊性能。屏蔽線從禍合路徑處抑制雜訊進入系統，能很好起到降噪效果，在不加雜訊的情況下提高5 dB，在有雜訊的情況下提高45 dB 。

　　2、ADC雜訊抑制

　　如果放大器雜訊過大，ADC將會原封不動地將放大器電路的雜訊轉換為數字輸出。另一方面，ADC的雜訊很有可能比放大器電路的雜訊還要大。以下就從前級電路雜訊和ADC性能分析比，用信噪比(SNR)衡量前級電路雜訊與ADC是匹配。

　　採用14 bit ADC，前級電路雜訊和ADC本身對系統影響都比較大;採用16 bit和18 bit ADC前級電路雜訊對系統影響較大。現代高性能ADC利用差分輸入來抑制共模雜訊及干擾，且將動態範圍提高1倍，並通過平衡信號提高總體性能。基於以上分析，不考慮探測器雜訊情況下，前級電路雜訊越低越好。