电路噪声

区分噪声和干扰

对于电子线路中所称的噪声，可以概括地认为，它是对目的信号以外所有信号的一个总称。

最初人们把造成收音机这类音响设备所发出的那些电子信号称为噪声。但是，一些非目的的电子信号对电子线路造成的后果并非都和声音有关，因而，后来人们逐步扩大了噪声概念。

例如，把造成电视屏幕白斑条纹的那些电子信号也称为噪声。可以说，电路中除目的信号以外的一切信号，不管它对电路是否造成影响，都可称为噪声。

例如，电源电压中的纹波或自激振荡，可对电路造成不良影响，使音响装置发出交流声或导致电路误动作，但有时也许并不导致上述后果。

对于这种纹波或振荡，都应称为电路的一种噪声。又有某一频率的无线电波信号，对需要接收这种信号的接收机来讲，它是正常的目的信号，而对另一接收机它就是一种非目的信号，即是噪声。

在电子学中常使用干扰这个术语，有时会与噪声的概念相混淆，其实，是有区别的。

噪声是一种电子信号，而干扰是指的某种效应，是由于噪声原因对电路造成的一种不良反应。而电路中存在着噪声，却不一定就有干扰。在数字电路中。往往可以用示波器观察到在正常的脉冲信号上混有一些小的尖峰脉冲是所不期望的，而是一种噪声。但由于电路特性关系，这些小尖峰脉冲还不致于使数字电路的逻辑受到影响而发生混乱，所以可以认为是没有干扰。

当一个噪声电压大到足以使电路受到干扰时，该噪声电压就称为干扰电压。而一个电路或一个器件，当它还能保持正常工作时所加的最大噪声电压，称为该电路或器件的抗干扰容限或抗扰度。

一般说来，噪声很难消除，但可以设法降低噪声的强度或提高电路的抗扰度，以使噪声不致于形成干扰。

噪声的产生

电子电路中噪声如何产生的？

主要是由于电路中的数字电路和电源部分产生的。

在数字电路中，普遍存在高频的数字电平，这些电平可以产生两种噪声：

1、电磁辐射，就像电视的天线一样，通过发射电磁波来干扰旁边的电路，也就是你说的噪声。

2、耦合噪声，指数字电路和旁边的电路存在一定的耦合，噪声可以直接在电器上直接影响其他的电路，这种噪声更厉害。

电源上存在的噪声：

1、如果是线性电源，首先低频的50Hz就是一个严重的干扰源。由于初级进来的交流电本身就不纯净，而且是波浪的正弦波，容易对旁边的电路产生电磁干扰，也就是电磁噪声。

2、如果是开关电源的话噪声更严重，开关电源工作在高频状态，并且在输出部分存在很脏的谐波电压，这些对整个的电路都能产生很大的噪声。

另外还有一些本底噪声，是由电路本身引起的，由于电源的不纯净，电路的相位裕度和增益裕度不合适等等电路本身和器件的原因。这部分需要在电路设计时进行改进。

其他噪声是由于电路布局布线不合理等等认为因素，电磁兼容，导线间干扰等等。

防止方法

合理地接地、采用差分结构传输模拟信号、在电路的电源输出端加去耦电容、采用电磁屏蔽技术、模拟数字地分开、信号线两边走底线、地线隔离等等。

其实我说的这些在去除噪声的方面只是冰山一角，就算是玩了30年电子的人也不会完全掌握所有的这类技术，因为理解掌握这类东西需要很强的技术基础和相当丰富的经验，不过我告诉你的这些在大体上已经足够了。

模拟电路噪声的消除更多地依赖于经验而非科学依据。设计人员经常遇到的情况是电路的模拟硬件部分设计出来以后，却发现电路中的噪声太大，而不得不重新进行设计和布线。

这种“试试看”的设计方法在几经周折之后最终也能获得成功。不过，避免噪声问题的更好方法是在设计初期进行决策时就遵循一些基本的设计准则，并运用与噪声相关的基本原理等知识。

电阻和阻抗

电阻是由于导体的电阻性质而产生的，当电流通过导体时，会产生电子的运动和与原子的相互作用，从而产生电阻。

阻抗是由电阻、电感和电容等元件的综合影响而产生的，当交流电流通过电路时，会产生电磁感应作用，从而产生电感和电容的影响。

电阻常用于直流电路中，用来限制电流的大小和调节电路的功率。

阻抗常用于交流电路中，用来描述电路中元件对交流电流的阻碍程度，例如在无线电通信中，天线的阻抗与无线电发射机的输出阻抗匹配可以提高通信效果。

简单来说，电阻是指电路中对电流的阻碍，而阻抗是指电路中整体对电流的阻碍。电阻是阻碍电流通过电路的电学特性之一，而阻抗则是电路中所有阻碍电流通过的因素的总和。

更多可以参考百度百科：阻抗百度百科

在具有电阻、电感和电容的电路里，对电路中的电流所起的阻碍作用叫做阻抗。阻抗常用Z表示，是一个复数，实部称为电阻，虚部称为电抗，其中电容在电路中对交流电所起的阻碍作用称为容抗，电感在电路中对交流电所起的阻碍作用称为感抗，电容和电感在电路中对交流电引起的阻碍作用总称为电抗。

共模和差模

差模输入阻抗

共模抑制比

陷波器

陷波器就是带阻滤波器的一种。当带阻滤波器的阻带很窄时，又称为陷波滤波器。

陷波器是一种特殊的带阻滤波器，其阻带在理想情况下只有一个频率点，因此也被称为点阻滤波器。这种滤波器主要用于消除某个特定频率的干扰。

一个理想的陷波滤波器的频率特性要在消除的信号频率点处，其值等于零；而在其他频率点处，其值不衰减。

应用

陷波器主要应用于信号处理、信号检测和信号滤波等应用场景，用于降低信号中的噪声，或者滤除我们不感兴趣的载波信号，提高接收灵敏度和获取更高的信噪比。

在通讯系统中，我们采用陷波器来减少接收机的噪声拾取量，减低噪声，提高接收灵敏度。另外，它也可以阻挡无线电信号辐射到周围环境中，避免干扰其他设备。

在实验室测试中，为了提高测试精度，我们会经常采用陷波器来滤除其他设备的干扰。

陷波器也可以应用在手机、路由器和无线电通讯中，用以消除通讯系统中的干扰。另外也可以在医疗设备、音频设备中使用陷波器，用于改善信号的质量。

通频带

通带

信号几乎无损耗（插损非常小）通过的频率范围，称之为通带。

阻带

信号通过该区域将产生非常大的衰减，通俗的讲就是拒绝频率通过，这个区域称之为阻带。

工频干扰

在一些微弱信号采集应用场景，比如生物电信号，比如肌电信号、心电信号或者更微弱的脑电信号采集过程中难以避免的一重大干扰就是50hz工频干扰。

什么是50hz工频干扰呢？怎么传播的？怎么抑制呢？

什么是50hz工频干扰呢？

50hz工频干扰是由电力系统引起的50HZ的正弦波对测量过程的干扰，也就是你家里或实验室插头的电源产生的干扰，而在有的国家使用的是60hz交流电，它产生的干扰就是60hz工频干扰，我们国家主要是50hz。

干扰怎么传播的？

50hz工频干扰可以通过有线和无线两种方式传播进你的电路，比如你的采集设备电源，如果使用了非隔离电源那么就很可能通过电源线引入你的电路系统。

下图中示意的是通过无线的方式传播入你的电路系统，人体和电源线之间、设备和电源线之间、电极线和电源线之间有寄生电容，干扰就通过电容耦合入电路系统。

一个典型的例子是日光灯产生的50hz工频干扰，观察示波器的波形，开灯时噪声大，关灯后噪声明显降低。

怎么抑制呢？

1. 在生物电信号采集中，右腿驱动电路可以有效抑制50hz工频干扰，但是如果电路设计不合理，抑制效果就比较低，这在视频课程《爱上电子设计》中有介绍。

2. 另外的方法是在电路里面加50/60hz陷波电路，来剔除50/60hz干扰。

3. 再有就是把电极线还有你的设备进行金属屏蔽，也可以起到抑制工频干扰的效果。

4. 此外对于照明设备引入的干扰，比如日光灯，led灯干扰就小很多，可以考虑更换照明设备。

补充说明：

右腿驱动电路，不是放在右腿上的电路，

接地