PCB设计减少本底噪声
在PCB设计时无法避免噪声。明智的PCB设计选择可以帮助你的系统减少本底噪声。在采集敏感测量值的系统和其他通信系统中，肯定希望本底噪声减少到底。
电子元件中还有其他不可避免的固有噪声源，它们会与热噪声一起出现。这会创建一个复杂的噪声环境，可能难以分析，尤其是当电子系统中存在其他噪声源时。这是本底噪声如何确定希望在电子系统中看到的
较低噪声水平以及在实际PCB中可以测量的很低噪声水平。
是什么决定了本底噪声？
PCB设计中的系统的温度决定了本底噪声。当系统温度较高时，本底噪声将较高。当我们说本底噪声时，我们指的是与一般本底噪声相同的想法。在没有任何宽带噪声源，1 / f噪声或布朗噪声的情况下，你希望在电子系统中测量的最小噪声水平是热噪声基底。
通常，由于存在多种本征噪声源，因此分析噪声可能很困难，并且这些本征噪声源是不同系统所独有的。也许最重要的方面是描述低频下1 / f噪声和布朗噪声的行为。描述1 / f噪声和布朗噪声的一般统计性质的随机模型的开发已成为近一个世纪以来的活跃研究领域。这些模型已用于描述电子，光学，金融，经济学，生物学和其他领域的噪声行为。
在电子系统中，当测量参考电阻两端的电压时，本底噪声将以足够高的频率显示。在低频下，1 / f噪声和布朗噪声将占主导地位，并且这些噪声源对于正在研究的特定系统而言是唯一的。在足够高的电流下避免散粒噪声时，可以测量的3种主要本征噪声源是热噪声，1 / f噪声和布朗噪声。 这些源的时间波形和功率谱密度如下所示。
电子电路中的噪声类型及其功率谱密度
何时本底噪声占主导地位？
随着1 / f噪声和布朗噪声随着频率增加而下降，最终本底噪声将收敛到热本底噪声。任何比本底噪声强度更大的噪声源都将位于本底噪声上方，并且可以在频谱分析仪的测量中轻松看到。
如果看一下热噪声带宽的公式，你会发现热噪声波动与温度的平方根成正比。电压波动与所检查系统的戴维宁电阻成正比，但是热噪声功率谱密度是一个与温度成正比的常数（以开尔文为单位）。换句话说，将系统温度提高20％将这些波动提高20％。
如果查看组件的数据手册，则热噪声值通常约为nV /√Hz。你测量的本底噪声将取决于仪器的带宽。本底噪声仅在大于某个转折频率的频率中占主导地位。这是1 / f噪声近似等于本底噪声的频率。由于1 / f噪声在很大程度上取决于特定电子系统的结构，因此没有通用的，封闭形式的解决方案可用于计算此转折频率。
一个简单的示例，显示了从1 / f噪声到热噪声（又称白噪声）的过渡
PCB设计时可以降低本底噪声吗？
简单的答案是肯定的，但不是很多。在没有其他所有噪声源的情况下，最小的本底噪声将始终是热本底噪声，只能通过降低组件的温度来降低本底噪声。如果查看组件数据表，通常会在超出建议工作温度的较宽温度范围内指定系统的本底噪声。
本底噪声及其带宽在RF前端接收器电路，精密光学传感器和其他以非常低的电压（小于mV）输出的传感器中非常重要。但是，在大多数以mV电平运行的系统中，你可能不会注意到热噪声。对于具有100 nV RMS热噪声的1 mV信号，SNR值为40 dB，对于许多应用来说已经足够。
如果要检查信号链中放大和滤波阶段的影响，则需要使用一些基本的仿真工具。噪声将非常低，以至于任何组件都将在线性范围内工作，从而使得在穿越信号链时模拟宽带噪声的行为变得非常容易。为了确定信号链中应使用的增益，应始终在带有放大器的电子系统中模拟噪声。
当需要模拟系统的热行为并检查热本底噪声如何影响PCB中的信号行为时，你需要使用正确的PCB设计和分析软件。
丰乐壹博专业PCB设计、PCB Layout、PCBA一站式生产。
电子元件中还有其他不可避免的固有噪声源，它们会与热噪声一起出现。这会创建一个复杂的噪声环境，可能难以分析，尤其是当电子系统中存在其他噪声源时。这是本底噪声如何确定希望在电子系统中看到的
较低噪声水平以及在实际PCB中可以测量的很低噪声水平。
是什么决定了本底噪声？
PCB设计中的系统的温度决定了本底噪声。当系统温度较高时，本底噪声将较高。当我们说本底噪声时，我们指的是与一般本底噪声相同的想法。在没有任何宽带噪声源，1 / f噪声或布朗噪声的情况下，你希望在电子系统中测量的最小噪声水平是热噪声基底。
通常，由于存在多种本征噪声源，因此分析噪声可能很困难，并且这些本征噪声源是不同系统所独有的。也许最重要的方面是描述低频下1 / f噪声和布朗噪声的行为。描述1 / f噪声和布朗噪声的一般统计性质的随机模型的开发已成为近一个世纪以来的活跃研究领域。这些模型已用于描述电子，光学，金融，经济学，生物学和其他领域的噪声行为。
在电子系统中，当测量参考电阻两端的电压时，本底噪声将以足够高的频率显示。在低频下，1 / f噪声和布朗噪声将占主导地位，并且这些噪声源对于正在研究的特定系统而言是唯一的。在足够高的电流下避免散粒噪声时，可以测量的3种主要本征噪声源是热噪声，1 / f噪声和布朗噪声。 这些源的时间波形和功率谱密度如下所示。
电子电路中的噪声类型及其功率谱密度
何时本底噪声占主导地位？
随着1 / f噪声和布朗噪声随着频率增加而下降，最终本底噪声将收敛到热本底噪声。任何比本底噪声强度更大的噪声源都将位于本底噪声上方，并且可以在频谱分析仪的测量中轻松看到。
如果看一下热噪声带宽的公式，你会发现热噪声波动与温度的平方根成正比。电压波动与所检查系统的戴维宁电阻成正比，但是热噪声功率谱密度是一个与温度成正比的常数（以开尔文为单位）。换句话说，将系统温度提高20％将这些波动提高20％。
如果查看组件的数据手册，则热噪声值通常约为nV /√Hz。你测量的本底噪声将取决于仪器的带宽。本底噪声仅在大于某个转折频率的频率中占主导地位。这是1 / f噪声近似等于本底噪声的频率。由于1 / f噪声在很大程度上取决于特定电子系统的结构，因此没有通用的，封闭形式的解决方案可用于计算此转折频率。
PCB设计时可以降低本底噪声吗？
简单的答案是肯定的，但不是很多。在没有其他所有噪声源的情况下，最小的本底噪声将始终是热本底噪声，只能通过降低组件的温度来降低本底噪声。如果查看组件数据表，通常会在超出建议工作温度的较宽温度范围内指定系统的本底噪声。
本底噪声及其带宽在RF前端接收器电路，精密光学传感器和其他以非常低的电压（小于mV）输出的传感器中非常重要。但是，在大多数以mV电平运行的系统中，你可能不会注意到热噪声。对于具有100 nV RMS热噪声的1 mV信号，SNR值为40 dB，对于许多应用来说已经足够。
如果要检查信号链中放大和滤波阶段的影响，则需要使用一些基本的仿真工具。噪声将非常低，以至于任何组件都将在线性范围内工作，从而使得在穿越信号链时模拟宽带噪声的行为变得非常容易。为了确定信号链中应使用的增益，应始终在带有放大器的电子系统中模拟噪声。
当需要模拟系统的热行为并检查热本底噪声如何影响PCB中的信号行为时，你需要使用正确的PCB设计和分析软件。
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