第1章噪声与干扰
现代医学电子仪器原理与设计第二版-第三章PPT课件
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理想情况下:第一级输出不产生共模电压; 选择A1,A2的性能参数,使之精确匹配, 可充分发挥对称电路误差电压抵消的优点, 并能获得低漂移。
第一级放大器放 :A大 d1倍 12数 RRW F1
非理想情况下:考虑A1,A2器件本身的 共模抑制能力:
UocCU M ic 2R-CRU M ic 1R A R d1
.
10
;R;R;R R 1 R 1 ( 1 1 )2 R 2 ( 1 2 )3 R 3 ( 1 3 )F R F ( 1 F )
A c 1(1 1 1 ) 1 ( F 2) 2R F3 R 1(1 1 2 1)1 1 ( F2)
通常: 1,2,3,F 1;
Ac1
1
IR1Ui1R 1U IRFUR FUo
Uo
U
RF R1
Ui1U
Uo1R RF 1R2R 3R3Ui2R RF 1Ui1
1R RF 1R2R 3R3R RF 1Uic1R RF 1R2R 3R3R RF 1U 2id
: ; : U o U o cU odU oc共模 U o 输 d差 出 模
.
9
令 : 1R R F 1 R 2R 3R 3R R F 10 (31)4
CMRR Ad Ac1
为了补偿放大均 器偏 输值 入电 平流及 : 其漂 令:R1//RF R2//R3R1R2,RF R3(316)
此:时 AdR RF 1 (31)7
:A 非理想 c 1 1 情 R R F 1 R 2 R 况 3 R 3 R R 下 F 1 (3 1)8
差动放大电路分析方法; --满足:高共模抑制比;低噪声、低漂移。 生物电放大器前置级的基本要求: 高输入阻抗; 高共模抑制比; 低噪声、低漂移; 差分电路解决了高共模抑制比; 尚未解决问题:高输入阻抗;
传感器中的噪声和干扰抑制技术
传感器中的噪声和干扰抑制技术传感器是现代科技领域中的重要组成部分,被广泛应用于各个领域。
然而,传感器在工作过程中常常会受到噪声和干扰的干扰,降低了其性能和准确性。
为了解决这一问题,人们提出了各种噪声和干扰抑制技术,本文将从几个方面详细介绍这些技术的原理和应用。
一、噪声来源与分类在了解噪声和干扰抑制技术之前,我们首先需要了解噪声的来源和分类。
噪声主要可以分为外部噪声和内部噪声。
外部噪声主要来自于环境,如电磁辐射、震动、温度变化等。
内部噪声则是由于传感器本身的结构和电路等因素引起的,如放大器电路噪声、电源噪声等。
根据频率范围的不同,噪声可以进一步分为低频噪声、中频噪声和高频噪声。
低频噪声一般在1Hz以下,主要来源于环境震动和温度变化等;中频噪声在几百Hz至几百kHz范围内,主要由电磁干扰引起;高频噪声则在几百kHz以上,如来自于放大器电路的噪声。
二、噪声抑制技术1. 信号滤波技术信号滤波技术是最常用的噪声抑制技术之一。
滤波器可以根据噪声的频率范围进行选择。
常见的滤波器有低通滤波器、高通滤波器、带通滤波器和带阻滤波器。
低通滤波器用于滤除高频噪声,高通滤波器则用于滤除低频噪声,带通滤波器和带阻滤波器可以根据实际噪声频谱的分布来选择。
2. 系统抗干扰技术系统抗干扰技术主要包括防电磁干扰和防震动技术。
防电磁干扰主要通过合理设计传感器的结构和电路布局以及屏蔽等手段来降低外界电磁信号对传感器的干扰。
防震动技术则通过采用减振材料、调整传感器的安装方式等方式来降低震动对传感器的影响。
3. 信号处理技术信号处理技术是一种较为复杂的噪声抑制技术,它可以通过对传感器采集到的信号进行处理,提取有用的信息并滤除噪声。
常见的信号处理技术包括数字滤波、小波变换、自适应滤波等。
这些技术可以对传感器信号进行干扰抑制、特征提取和信号重建等处理,从而提高传感器的性能。
三、干扰抑制技术的应用噪声和干扰抑制技术在各个领域都有广泛的应用。
例如,在无线通信领域,通过采用合适的信道编码和解码技术,可以降低信道噪声对通信质量的影响,提高通信的可靠性和性能。
干扰与噪声
串连电压源 形式
并连电流源
形式
4 从干扰对电路作用的形式分类 (续)
共模干扰:共模干扰又称共态干扰、同 相干扰、对地干扰及纵向干扰。
它是相对于公共的电位基准点(通常为接 地点),在检测系统的两个输入端子上同时出 现干扰。它虽不直接对测量结果造成影响, 但当信号输入电路不对称时,它会转化为差 模干扰,进而对测量产生影响。
共模干扰等效电路
4 从干扰对电路作用的形式分类 (续)
共模干扰抑制比:
式中: Kd——差增益;
Km——共模增益。
5.1.3 噪声形成干扰的三要素
噪声形成干扰必需具备三个条件,噪声 源、对噪声敏感的接收电路和噪声源到 接收电路之间的耦合通道。 噪声源 耦合通道 接收电路
差模干扰进入电路后使检测系统的一个信号输入端子相对于另一个信号输入端子的电位发生变化即干扰信号与有用信号按电势源串联起来作一起进入输入端
5.1 干扰与噪声
(1)噪声指在信号检测的领域内,检测 系统检测和传输的有用信号以外的一切 信号均被称为噪声。
(2)干扰指具有一定幅值和一定强度、 能够影响检测系统正常工作的噪声被称 为干扰。
差模干扰:差模干扰又称串模干扰、串 联干扰、正态干扰、常模干扰及横向干扰等。
差模干扰进入电路后,使检测系统的一 个信号输入端子相对于另一个信号输入端子 的电位发生变化,即干扰信号与有用信号按 电势源串联起来作一起进入输入端。因为这 种干扰和有用信号迭加起来直接作用于输入 端,所以它直接影响到测量结果。
3 从干扰出现的区域分类
(1) 内部干扰:来自检测系统内部的干 扰称为内部干扰。如电路的过渡过程、 寄生反馈、内部电磁场等引起的干扰, 都属于内部干扰。
(2)外部干扰。来自检测系统外部的 干扰称为外部干扰。如电网电压波动、 电磁辐射、高压电源漏电等,都属于 外部干扰。
环境工程学学习笔记--噪声篇
第十二章噪声、电磁辐射、放射性与其他污染防治技术第一节噪声污染与防治技术一.噪声的根本概念:1.分类:工业交通类噪声〔空气动力性噪声、机械性噪声和电磁性噪声〕和生活类噪声〔电声性噪声、声乐性噪声和人类语言性噪声〕。
2.特点:噪声是人们不需要的声音的总称、声音在空气中衰减很快、噪声污染在环境中不会也残留的污染物质存在、噪声的危害是慢性的和间接的。
二.噪声的危害:分为两种:听觉影响〔听力损失和干扰语言交流〕和心理—社会影响〔引发烦恼、干扰睡眠、影响工作效率〕。
1.听力损失:暂时性听力损失和永久性听力损失。
2.干扰语言交流:用A计权背景噪声级和语言交流质量来描述。
3.其他:烦恼、睡眠干扰、对工作效率的影响、对儿童和胎儿的影响、对视力、动物和物质结果的影响。
三.噪声的测量:1.噪声的物理量度:描述波动:波长、频率和声速;量度噪声:噪声强弱的量度〔声强于声强级、声压与声压级、声功率与声功率级〕和噪声频谱的分析。
2.声强于声强级:单位时间内通过单位面积的声能量称为声强。
3.声压与声压级:声波是疏密波,声波传播时,使空气发生紧缩和膨胀的转变,紧缩时使压强增加,膨胀时使压强变小。
设单元体积内,平衡时的静压强为P,声波作用下转变的压强为p,那么压强增量即为声压。
在噪声控制中,常常利用声压级衡量声音的强弱。
人类的听觉范围为0~120dB。
4.声功率与声功率级:声功率的大小反映声源辐射声波本领的上下,是从能量角度描述噪声特性的重要物理量。
5.噪声的评价:人耳对声音的感觉不仅与声压有关,还与声音的频率有关。
评价量:响度、响度级和等响曲线;A声级和等效持续A声级。
6.噪声的测量:最常常利用是测量仪器室声级计。
在噪声测量中,频带和频程的划分最常常利用的是倍频程和1/3倍频程。
四.噪声的控制技术:1.噪声标准:五类标准。
2.噪声控制技术:〔1〕噪声源的控制技术:减少冲击力、减少辐射面积、减少噪声泄露、消声器和弱声器。
〔2〕声音传播途径的控制:沿声音传播途径吸收声音〔吸声材料、传送损失〕;在传播途径上放置反障碍物,使声音向其他方向偏移〔别离、障碍物和隔板〕;将声音容纳在声音隔离体系统内〔吸声内衬、封锁〕。
八年级科学下册 第1章 声 1.3 噪声习题课件 华东师大级下册自然科学课件
护的角度其中属于噪声的是( )
A.①③④
B.①②⑤
C.①④⑤
D.①④⑤⑥
第四页,共二十九页。
【点拨】根据噪声的定义,从环境保护的角度,凡是影响人们正 常的学习、生活、休息和对要听到的声音起干扰作用的声音都属 于噪声。①工厂车间机器的轰鸣声、④装修房子时的电钻声、⑤ 学生上课时,歌舞厅的音乐声,影响了人们的正常生活、工作和 学习,属于噪声。
第十八页,共二十九页。
10.【中考·潍坊】将教室的门窗关闭,室内同学听到的室外噪声 减弱。对该现象说法正确的是( C ) A.室外噪声不再产生 B.噪声音调大幅降低 C.在传播过程中减弱了噪声 D.噪声在室内的传播速度大幅度减小
第十九页,共二十九页。
11.如图甲、乙是两种声音的波形图,从图形可知:__甲______ 是乐音的波形图,___乙_____是噪声的波形图。
门
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内容(nèiróng)总结
No 第3节 噪声。第3节 噪声。第一章 声。提示:点击
律 (3)B (4)①把电视声音调小。②关紧卧室门
进入(jìnrù)习题。振动有规
Image
12/7/2021
第二十九页,共二十九页。
第十七页,共二十九页。
【点拨】小超被广场舞的音乐声吵醒后很不开心,对他来说,广 场舞的音乐声影响了他的休息,故属于噪声;为避免干扰,他戴 上了耳罩,这是在人耳处减弱噪声,属于隔声减弱噪声的干扰; 姥姥知道小超睡醒后要学习,于是把音量调小了,这是在声源处 减弱噪声。
【答案(dáàn)】噪声;隔声;声源处
华师大版 八年级下
第一章 声
3节 噪声 第
(zàoshēng)
第一页,共二十九页。
电路噪声讲解--噪声第一章
电路噪声讲解—噪声第一章一、电磁噪声干扰定义外部电磁波造成的干扰称为电磁噪声干扰,而造成干扰的电磁波称为电磁噪声(噪声)。
如果一台电子设备视为噪声源,则噪声的产生称为发射(噪声发射)。
相应地,如果一台电子设备视为噪声受体,则噪声容忍度称为抗扰度(噪声容忍度)。
噪声规定指定了电子设备的发射和抗扰度。
(抗扰度也称为EMS: 电磁敏感度)二、电磁噪声分类根据电磁噪声的来源,可分为自然噪声和人为噪声。
随着电子设备进一步的高密集化、高性能化及小型化,噪声干扰问题会更加严重。
EMC=EMI+EMS内EMC。
四、噪声抑制讲解1.噪声传导:噪声传导有空间传导和导体传导1)空间传导噪声处理:增加屏蔽屏蔽指用金属板或其他保护装置封闭目标物体,把周围的电磁场排除在外。
尽管屏蔽的效果通常取决于所用材料的传导性、导磁率和厚度,但用铝箔等极薄的金属板会令常规电子设备的噪声抑制更有效果。
电子设备的噪声抑制效果会因形成外壳的连接方法(间隙、接触阻抗等)而异,而与材料规格无关。
在散热所用的屏蔽罩上制作开口时,限制每个开口的超大尺寸比限制开口的总面积更加重要。
如果存在细长的开口或狭缝,这个部分可以起到狭缝天线的作用(特别是图中的长度l超过了波长1/2时的高频范围),且无线电波可以进出屏蔽罩。
为了避免这样,应保持每个开口较小。
由此看来,带许多小孔的板材(例如冲孔的金属和延展的金属)是很好的材料,既有利于通风,又有利于屏蔽。
2)导体传导噪声处理:增加滤波电路因为噪声往往分布在相对较高的频率范围内,所以电子设备的噪声抑制通常使用低通滤波器来消除高频成分。
可以把电感器(线圈)、电阻和电容等通用元件用作低通滤波器。
但是为了完全隔离噪声,可以使用EMI静噪滤波器等专用的元件。
除了这些利用噪声不均匀频率分布的滤波器以外,还有些滤波器是利用压差(变阻器等)或利用传导模式差异(共模扼流线圈等)。
除了这些滤波器,变压器、光缆或光隔离器均可用作一种滤波器。
4-3 信道中的噪声与干扰
信道中的噪声和干扰 (二)复杂电磁环境下战场通信面临的主要问题
二、信道中的干扰
② 敌方施放的恶意干扰 包括: z 定频式干扰 z 瞄准式干扰 z 阻塞式干扰 z 扫频式干扰
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信道中的噪声和干扰
通常将加性噪声Ν (t)分为自然噪声和人为干扰两类 信道噪声和干扰降低了接收信号的信干比,从而影响了 接收机的正常工作,导致模拟通信产生失真、数字通信产生 误码
3
信道中的噪声和干扰
一、信道中的噪声
① 自然噪声包括自然界辐射的噪声和接收机内部的热噪 声
② 热噪声是任何温度高于绝对零度的电子设备所固有 的。热噪声来自电阻性元器件中电子的热运动。
自然噪声的影响
大气噪声
太阳噪声
银河噪声
影响频段
主要对超短波低端的 是一个宽带噪声,辐射强 频率较高,是超短波波段
无线电通信系统产生 干 扰 , 30 ~ 100MHz
度随频率升高而增大,宽 带通信系统比窄带Байду номын сангаас信系
干扰的重要来源,据测 量,在18~160 MHz波段
内的干扰电平和频率的立
频段,干扰强度有限 统受太阳噪声影响严重
方成正比
6
_《__通__信__原__理__》____国__防__科__技__大__学__电__子__科__学__与__工__程__学__院_____马__东__堂___
信道中的噪声和干扰 (二)复杂电磁环境下战场通信面临的主要问题
二、信道中的干扰
① 己方和民用设备造成的干扰 包括: z 同频干扰;邻频干扰 z 互调干扰;杂散辐射干扰 z 谐波辐射干扰
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_《__通__信__原__理__》____国__防__科__技__大__学__电__子__科__学__与__工__程__学__院_____马__东__堂___
什么是电路的噪声和干扰
什么是电路的噪声和干扰电路的噪声和干扰是在电子设备和电路中常见的问题,它们可能会对信号传输和设备性能产生负面影响。
了解噪声和干扰的类型、来源以及如何减少它们对电路的影响是电子工程师和电路设计师的重要任务之一。
一、噪声的定义和分类噪声是指在电子设备和电路中引入的非期望的信号,它包含了各种频率和振幅的信号成分。
噪声可以来自内部和外部的源头。
内部噪声是由电子元件和电路中的电流、电压以及其他物理过程产生的。
外部噪声则是来自设备周围的各种信号源。
根据噪声的统计特性,我们可以将其分为两类:分布均匀的白噪声和频率相关性的有色噪声。
白噪声是指所有频率上的噪声功率谱密度相等,而有色噪声则具有频率相关性,不同频率成分的功率不同。
二、噪声的来源1. 热噪声(热涨落噪声):热噪声是由于温度引起的原子和电子的热运动所导致的噪声。
在电子元器件中,例如电阻器、晶体管等,由于内部电阻和电流的存在,会产生热噪声。
2. 亚原子干扰:亚原子干扰是由于电子的原子与原子之间的运动和相互作用引起的。
3. 辐射噪声:辐射噪声是指由电子装置或电子器件辐射而来的非期望信号。
4. 交流电源干扰:由于电源的电压和电流的不稳定性,交流电源本身也会引入噪声。
5. 信号线串扰:信号线之间的接近会导致相互耦合,引起信号传输中的串扰。
三、干扰的定义和分类干扰是指在电子设备和电路中的不相关信号,它可能会使电路、传感器或通信系统产生误差或性能下降。
干扰可以来自内部设备或外部环境。
根据干扰的特征,我们可以将其分为以下几类:1. 电磁干扰(EMI):电磁干扰是指由电磁辐射或电磁感应引起的干扰。
例如,无线电发射器、电视机、雷达等设备都会发出电磁辐射信号,这些信号可能会干扰周围的电子设备。
2. 电源杂散:电源本身可能会产生不稳定的电压或电流,这些电气杂散信号可能会对其他电子设备或电路产生干扰。
3. 瞬态干扰:瞬态干扰是指非持续性的干扰信号,通常是由突发事件引起的。
例如,电源开关的切换、电气设备的启动和停止等都可能会产生瞬态干扰。
控制系统抗干扰技术 第一章
热噪声
3)自然界干扰引起的噪声,例如雷击和太 阳的黑子活动等。 当噪声电压大到足够大时,足以在接收中造 成骚扰使一个电路产生误操作,这就形成一 个干扰。 噪声是一种电子信号,它是不能消除的,而 只能在量级上尽量减小直到不再引起干扰。
一般用“抗扰度(immunity)”来衡量控制系统在电磁 环境下的抗干扰能力。 用“发射(emission)”来表明对环境的电磁污染。
5
• • • • • • • • •
相对于各种电磁干扰,一个控制系统应有相应 的抗扰度指标,包括: 电压短时中断或暂降抗扰度; 电压变化抗扰度; 电快速瞬变脉冲群抗扰度; 浪涌(冲击)抗扰度; 静电抗扰度; 工频磁场抗扰度; 脉冲磁场抗扰度; 射频电磁场辐射抗扰度; 射频场感应的传导骚扰抗扰度等。
5
• 注意
• 噪声通常是无法完全消除的,它只是被尽量减小 到不再形成干扰的程度。除了简单的情况外,减 少噪声问题的单一解决方案也是不存在的,通常 需要采取综合的措施。 譬如控制系统的雷电保护,它需要通过屏蔽、等 电位接地、合理布线以及使用浪涌保护器(SPD )等多项措施的实施。
电磁场耦合。
电磁场辐射又称为辐射耦合或远场辐射,它是电场和磁场相结合 的耦合,并通过能量的辐射对线路产生干扰。
5
1.3 噪声的耦合途径
严格地说,有关噪声问题的求解,需要通过麦克斯韦方程 组才能得到,该方程组是三个空间变量(x、y、z)和时间 (t)的函数。求解麦克斯韦方程组工作量巨大,不具备工程 意义。 为此,采用“电路”的理论用集总参数来近似地求解。所 以我们采取了如下的假设: 1)用一个连接在两导体间的电容来表示两导体间存在的一 个随时间变化的电场; 2)用一个连接在两导体间的互感来表示两导体间互相耦合 的一个随时间变化的磁场。
电磁兼容原理及应用第1章 电磁环境与电磁兼容
(4)电磁环境基本概念
• 电子设备发射出来的电磁干扰具有一定的危害性
——降低电子元件的工作寿命,强度较大的电磁干扰可以击穿电子设备, 导致元件及整个系统的损坏;静电导致计算机及其元器件的损坏造 成的经济损失每年就高达数亿美元,还可以损坏医院里病人的导管 泵而导致病人生命危险。
上世纪50年代开始,随着自动化技术和电力电子器件的快速发展,电力电子技术 的兴起和微电子技术发展迅速向电气设备领域渗透,形成电气设备和电子设备 结合、强电和弱电结合、机械和电气结合、仪表和装置结合、硬件和软件结合 的各种复杂控制系统,而且在结构上也往往融为一体,同一电网中的用电设备 越来越多,产生日趋复杂和严重的电磁环境和电磁干扰问题。
频域:工频(较低频率)噪声和瞬变噪声的频率范围直接关系到所采取的抗干 扰措施:工频噪声的频率较低,对数字电路无严重影响,但对低电平模拟 电路的危害却很大;瞬变噪声的频率范围超过0.5MHz时,将引起一系列问 题。
电磁干扰产生的原因很多,噪声互相交织,传递途径多样,电磁环境错综复杂, 很多情况下是在系统出现异常后人们才意识到所处电磁环境的严峻程度。仅 对电磁环境有定性认识是不够的,应通过测量对电磁环境做出定量描述,如: 用电场强度和磁场强度表示稳定电场和磁场;用电压和电流表示局部电路与 整体的关系;用统计量和振幅概率分布函数表示随机变化的干扰特性;用脉 冲峰值分布、能量分布、发生频度分布等参数表示脉冲噪声等。
(4)电磁环境基本概念
• 随着自动化程度越来越高,人们越来越依赖电气电子设备,科学家和 工程师们一直朝一个共同的目标而努力奋斗者——研究、探索直至打 造新一代经济而卓越的电气与电子产品。然而,然而由电子和电气产 品带来的电磁干扰问题,使得人类和设备本身依赖的这个电磁环境越 来越恶劣,不论怎么精心策划,设计中的缺陷始终象噩梦般挥之不去。 补救的药方就是电磁兼容技术——确保设备或系统不产生电磁干扰的 技术。着力解决电磁干扰问题已成为电气和信息化建设中的重要内容 之一。
第1章噪声与干扰习题及解答
所以
Pso P = Pni ⋅ so Pno Pno
= 3.51 × 10 −15 × 100 = 3.51 × 10 −13 W
第一章
噪声与干扰习题
1.1.1 一个 1KΩ 的电阻,其工作温度为 17oC,工作带宽为 10MHZ,试计算 它两端产生的噪声电压和噪声电流的均方根值。 解:k =273+17=290K 电阻热噪声电压的均方根值为
2 En = en = 4kTR∆f = 4 ×1.38 × 10−23 × 290 × 103 × 107 ≈ 12.6 µ V
图题 1.2.4 解:
F1 = 1 +
Te1 20 = 1+ = 1.07 To 290
A pm1 = lg −1 F2 = lg −1
25 = 316.2 10
6 = 3.98 10
Te 2 = ( F2 − 1)To = (3.98 − 1) × 290 = 864.5
A pm 2 = lg −1
因为输入和输出信号的额定功率分别为
Ps i m =
VS2 , 4 RS
Ps o m =
V S′ 2 RVS2 = 4 Ro 4 RS (RS + R )
对于输入、 输出端均匹配的无源有耗网络, 其 所以
Pn o m = Pn im = k T ∆ f ,
F =
Ps i m R + R R = S =1+ S Ps o m R R
10 lg
Psim = 30 , 所以 Psim = 1000 Pnim Pnim
Vs =
4 R A Psim =
4 × 300 × 1000 × 6.9 × 10 −14 ≈ 2.9 × 10 −4 V
苏科版物理八年级上册:第1章 综合实践活动-教案
提出问题提问:还有哪些噪声危害的案例。
二、简介噪声污染的治理噪声污染已经与空气污染、水污染和固体废弃物污染共同成为影响人们生活的四大污染。
20世纪80年代以来,越来越多的国家开始重视噪声污染的治理。
新式飞机比60年代和70年代初生产的飞机产生的噪声减低了许多。
煤动力火车被内燃机车和电气火车所取代。
汽车产生的噪声较以前减小了。
各国主要城市的街道都安装了噪声监测装置,禁止超标准的车辆通过。
三、建筑物声环境问题亟待解决需要更优质的建筑材料减弱噪声。
提问:如果你是建筑设计师,你会选择什么样的材料减弱噪声?引导学生说出选材根据。
四、降噪原理针对学生所提出的选材,提问噪声减弱的原理,引发学生思考。
展示课前搜集到的案例。
了解噪声污染治理的大致发展情况。
结合生活经验,思考并提出自己的想法。
思考降噪材料工作原理。
有意识地培养学生课后利用网络进行学习、提升的习惯。
由大环境中具体的噪声污染治理的介绍,细化、过渡到建筑物声环境问题,让学生更深切地感受到噪声问题的亟待解决。
充分体现从“生活走向物理”的新课标理念。
通过问题引发学生对降噪材料的思考,进而引入实践活动。
材料的隔声性能和生活中降噪材料的选择联系起来,使得本节实践活动更具有实际意义。
为之后选择降噪材料提播放降噪材料工作原理——降噪材料的孔洞或表面结构使得声音被吸收、反射,降低声音的穿透量,从而达到降噪效果。
五、分析选材的重要性简单总结降噪原理,并分析在减弱噪声的方法中选择隔声材料的重要性。
六、提出问题提问引发学生思考:刚刚的材料中,哪一种材料的隔声性能好,生活中常见的材料,哪一种隔声性能好,怎样选择隔声材料?了解“隔声”是减弱噪声的重要方法之一,了解隔声材料选择的重要性。
思考材料的隔声性能,和选材的依据。
供理论依据。
也为学生进行探究实验、设计实验方案提供参考。
由选材重要性过渡到材料隔声性能的比较更自然,符合学生的思维特点。
引导学生进行思考,激发探究欲望,从而引出对材料隔声性能的比较。
无线通信技术基础_03 噪声和干扰
频率(MHz)
第3.3节、邻频干扰
3、接收机的邻频选择性。 可以从两个不同的方面来减小邻频干扰的影响:减小发射机的邻频辐射
和提高接收机的邻频选择性,得到的实际效果是相同的。
接收机邻频选择性是指接收机抑制邻频干扰的能力,它主要由接收机中 频滤波器的带外抑制度决定。 如果接收机具有良好的邻频选择性,能够最大程度地衰减发信机边带扩 展落到被干扰接收机阻带区域的干扰,就可以有效减轻邻频干扰的影响。 接收机中频滤波器的阻带衰减对远离接收机通带的干扰也要进行抑制, 这种带外干扰往往比较强,滤波器的阻带衰减必须可以提供足够的隔离 度,来抑制带外干扰。
第3.1节、噪声
Ta(ºK) 3×108 3×107 3×106 3×105 3×104 3×103 60 Fa(dB) 大气噪声 夏天 冬天 郊区人为噪声
50
40
市区人为噪声
30 典型的接收机热噪声 银河噪声
20
10 太阳噪声 (安静期) f(MHz) 50 100 1000 10000
To=290 3×10
人为噪声可以忽略不计。。
Fa( dB),相对于kT0BN 100 城市商业区
80
城市居民区
60
郊区
40 农村 银河噪声
20
0
0.1
1
10
100
1000
频率(MHz
第3.1节、噪声
3、发射机的噪声辐射 人为噪声可能来自通信系统的外部,也可能来自通信系统的内部。在通
信系统内部,除了接收机的内部噪声以外,发射机的噪声辐射也会直接
的关系是相加,不管有没有信号,噪声都存在。加性噪声(简称噪声)的来
源是多方面的,一般分为:内部噪声和外部噪声(也称环境噪声)。 内部噪声是系统设备本身产生的各种噪声,例如,电阻类导体中电子的 热运动所引起的热噪声,半导体中载流子的起伏变化所引起的散弹噪声, 还有电源噪声和自激振荡产生的噪声等等。电源噪声等可以采取技术手 段消除,但热噪声和散弹噪声一般无法避免,而且它们的准确波形不能 预测,这种不能预测的噪声统称为随机噪声。 外部噪声包括自然噪声和人为噪声,它们也属于随机噪声。在无线通信 系统中,无线信号是在空间开放传输的,因此外部噪声的影响较大。在 实际的通信工程中,我们最关心外部噪声主要是人为噪声。
七 上物理 第1章第3节 噪声及其控制 人耳听不到的声音
第3节噪声及其控制人耳听不到的声音【要点梳理】要点一、噪声的来源1.噪声(1)由声源做无规则振动产生的,且强度过大的声音,称为噪声。
如:家庭装修时电钻发出的声音。
(2)从环境保护角度来说,干扰人们正常的学习、工作和休息,甚至对人体有害的声音,也称为噪声。
2.噪声的来源(1)工业噪声:纺织厂、印刷厂、机械车间的噪声(2)施工噪声:筑路、盖楼、打桩等(3)社会噪声:家庭噪声、娱乐场所、商店、集贸市场的喧哗声。
(4)交通运输噪声:各种交通工具的喇叭声、汽笛声、刹车声、排气声、机械运转声等。
要点诠释:噪声和乐音都是由物体振动产生的,并没有严格的界限。
有些声音从物理学角度看属于乐音,但是从环保角度看属于噪声。
如:悠扬的歌声,从物理学角度属于乐音,但是如果在晚上听到这样的歌声,影响了人们的休息,从环保角度就属于噪声。
要点二、噪声的危害1.噪声的强弱等级(1)分贝(dB):人们以分贝(dB)为单位来表示声音强弱的等级。
0 dB是人们刚能听到的最微弱的声音。
(2)常见环境下的噪声等级2.噪声的危害(1)>90dB,会破坏听力,引起神经衰弱、头痛高血压等疾病;(2)>70dB,会影响学习和工作;(3)>50dB,会影响休息和睡眠。
要点三、噪声的控制1.在声源处控制噪声噪声大的机器或换用噪声小的设备,货架一些消声装置;如:在声源处加防护罩、在内然机或摩托车排气管处加消声器。
2.在传播途中控制噪声用隔音或吸音材料把噪声声源与外界隔离开;如:在马路和住宅间设立屏障或植树造林。
3.在入耳处减弱噪声戴防噪声耳塞、耳罩、防声头盔,或用手指塞住耳朵等。
要点诠释:(1)噪声往往只能减弱,而不是完全的消除,因为在一些生产生活中是不可避免的要产生噪声的。
(2)噪声的减弱我们常常采取“隔”、“吸”和“消”的方法。
如隔声墙、剧场墙上的吸音小孔、机器减震等。
要点四、人耳听不到的声音1.可听声人耳能听到的声音叫做可听声,它的频率范围通常20~20000Hz。
振荡器的干扰和相位噪声讲解
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1 振荡器的干扰(gānrǎo)
振荡器的工作状态会受到外部干扰、负载变 化(biànhuà)和电源变化(biànhuà)的影响而 偏离正常工作状 态。当外部干扰信号注人振 荡器的信号通路中时,如果干扰信号频率接 近载波频率,且干 扰信号幅度与载波幅度可 以比拟,这时载波频率会向干扰信号频率方 向偏移,并随着干扰 信号幅度的增大更接近 干扰信号频率•直至锁定在干扰信号频率上, 这种现象称为“注入 锁定"或“注入牵引"如 图 10-22
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对收发机来说,有多种干扰源会导致“注入牵引”, 如发射机的功率放大器输出会耦合 到本振。又如接 收机的接收信号中伴随着很大的千扰信号,当干扰 频率接近本振频率且 耦合到混频器的本振口时,本 振频率可能被牵引至干扰频率上。因此vco输出端应 有 一个高反向隔离的缓冲级。
若vco频率与负载阻抗有关,负载变化时会导致vco频 率发生变化,这种现象称 为“负载牵引.为了避免负 载牵引vco输出端应有一个输出缓冲级。
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其中W0为LC谐振电路谐振频率(pínlǜ),为 开环传递函数的相位。振荡器开环传递函数 的幅 频和相频特性曲线如图10-25所示。在 相频特性曲线上w。处的相位斜率决定了振 荡器 相位的稳定性,这是因为产生振荡必须 满足360°的环路相位条件,
越大则偏离W0后的环路相移离振荡条件越 远。
射频振荡器通常对电源的变化比较敏感,当振荡器的 电源发生变化时,其振荡频率和 幅度都可能发生变 化,这种现象称为“电源推进”例如,在便携式收 发机中,功率放大器的开和关会造成几百毫伏的电 源电压波动,从而影响振荡器的正常工作。
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无源有耗网络的噪声系数
负载输入端的信噪比与负载大小无关 输入输出端均匹配时
噪 声 的 表 示 和 计 算
Rs
Ni
Ni N o=kT f
2 en ~
无源四 端网络 Apm
No
RL
No 1 F Ap N i Ap
39/69
噪声系数特点
噪 声 的 表 示 和 计 算
噪声系数与网络内部噪声大小有关 噪声系数与信号源噪声温度T有关, 测量网络的噪声系数时,以信号源 内阻为标准噪声温度T0=290K作为 参考 网络噪声系数与信号源内阻RS有关, 存在使网络噪声系数最小的最佳源 阻抗
41/69
等效噪声温度
R Arbitrary 噪 white 声 noise source 的 表 示 和 计 算
N0 Te kB B f
R
N0
R
R
N0
R
Te
G
42/69
等效噪声温度
噪 声 的 表 示 和 计 算
En 4kTRf
2 2
R RL En ~
P=In RL En / RL P S ( f )df
0
产生噪声的电阻
S ( f ) 4kTR (V /H Z )
2
图1.1.1电阻噪声电路 dianzuzao 假设 – RL=1 – 白噪声 14/69 – 等效带宽f
电阻热噪声的表示
第 一 章
噪声与干扰
1
课件下载
https:/// buptcee@ electronics
2/69
上 节 内 容 回 高频 高频 顾 振荡 放大 高频振荡
上节内容回顾
信号的频域表示方法:原因、信号的 发 频谱及带宽 高频调制 高频 解 音频 射 通信系统的方框图及各模块作用:输天 高频调制 及功放 放大 调 放大 高频放大 线 及功放 入变换器、发送设备、信道及干扰源、 音频 声 话筒 接收设备、输出变换器 发送设备一般包括振 放大 音 荡、放大、调制、抽 调幅式无线电发送设备及接收设备的 声 话筒 音频放大 样与A/D变换等电路 信 输入变 发送 接收 输出变 信 音 信道 简单框图 设备 换器 设备 换器 源 宿 本课程的主要内容:噪声、信号的产 接收设备通常包括放 生、高频信号的放大、信号的频率变 大、滤波、混频、解 接 调以及D/A变换等电路 干扰源 换、反馈控制电路 收 扬 天 声 高频放大 检波 音频放大 本课程的特点 线
噪 声 的 表 示 和 计 算
(dB)
噪声系数可以看作是输出端的噪声 总功率与输入噪声在输出端引起的 噪声功率之比 其值总是大于1 理想的无噪声电路,F=1即0 dB 噪声系数F可以作为电路本身引起信 噪比恶化程度的直接度量
35/69
噪声系数
噪 声 的 表 示 和 计 算
图1.2.1 2N4957晶体管的NF频率特性曲线(摩托罗拉半导体产品部供图)
无噪声网络 R C C
电 阻 的 热 噪 声
R
v
2 n
S( f )
2 vn
(a)
(b)
电压传递函数 1
1 j C H( f ) 1 1 j 2 fRC R+ j C
21/69
电阻热噪声举例2
v S ( f ) H ( f ) df
2 n 0
电 阻 的 热 噪 声
2
v
2 n
6/69
噪声简介
噪声的来源
– 电路内部元器件导电特性产生的随机噪 声和工作状态选择不合适产生的噪声。 – 电路外部的各种干扰
自然 人为
内部
外部(干扰)
电阻的热噪声 器件中的散弹噪声 天电干扰
器件非线性失 真 工业火化干扰 电源滤波不佳 产生的工频干扰
7/69
噪 声 的 来 源 和 特 点
噪声的来源和特点 电阻的热噪声 晶体管的噪声 场效应管的噪声 二极管的噪声 天线噪声
H( f )
2
S o ( f ) Si ( f ) H ( f )
2
O
H 02
f0 BWn
f
2
0
Si ( f ) H ( f ) df
Si H ( f ) df Si H 02 BWn
0
等效噪声带宽
BWn
2
0
H ( f ) df H
2 0
17/69
电阻热噪声功率
负载RL得到的功率
只与温度和系统带宽相关
图1.1.1电阻噪声电路 dianzuzao 18/69
电阻热噪声举例1
放大器的工作带宽为2MHZ,信号源电 阻为200Ω。当工作温度为27oC,电压增 益为200,输入信号有效值为5μV时,试 该系统的性能,假定放大器的噪声及其 它噪声可以忽略。
电 阻 的 热 噪 声
19/69
信噪比 噪声系数
S SNR N Si / N i No SNRin F SNRout So / N o So N i Si
Ap N i N ao No N ao 1 Ap N i Ap N i Ap N i
34/69
噪声系数
噪声系数用dB表示
NF 10log F
8/69
热噪声的特性
热噪声是由于导体内部自由电子做 无规则的热运动而产生的,是杂乱 无章的,温度越高越激烈。 随机性:自由电子的无规则的碰撞 运动,在导体内部形成许多小的窄 脉冲电流波动,其幅度、持续时间 和方向都是随机的,在导体两端产 生小的波动电势
9/69
热 噪 声
热噪声的特性
噪声电压振幅平均值为0 概率谱密度函数呈正态分布(平稳随机 过程)可以用功率谱密度(单位频带的 噪声功率)函数描述。
40/69
等效噪声温度
噪 声 的 表 示 和 计 算
将有噪线性网络的内 部噪声折算到电路输 入端 此内部噪声可以用提 高信号源内阻上的温 度来等效 将其视为信号源内阻 RS处于温度Te时产生 的噪声 将原网络看作理想无 噪声网络
T a+ T e Rs
~ vs 无噪 网络
图1.2.5 网络的等效噪声温度
噪 声 的 表 示 和 计 算
F
Ap N i N ao Ap N i
N ao 1 Ap N i
Rs
2 en ~
四端口 网络 Ap
RL
开路电压法和短路电流法
– 输出端开路时在输出端总的噪声均方电压与 不考虑被测网络噪声时在输出端的噪声均方 电压之比 – 输出端短路时在输出端总的噪声均方电流与 不考虑被测网络噪声时在输出端的噪声均方 电流之比 2 2 ino vno F F 2 2 inio 38/69 vnio
电 阻 的 热 噪 声
10/69
热噪声的特性
由于噪声的随机性,用电压均方值 来衡量其强度
电 阻 的 热 噪 声
1 T 2 e lim en (t )dt T T 0
2 n
En e
2 n
11/69
电阻热噪声的表示
量子力学普朗克(PLANCK)黑体辐 射理论
电 阻 的 热 噪 h:普朗克常数(6.626×10-34J.s) 声 f:系统的工作频率 R:电阻值 f:系统带宽 k:波尔兹曼常数(1.38×10-23J/K); T:绝对温度(室温下T=290K);
S ( f ) 4 kTR
kT C
e 4kTRf
2 n
RC并联网 络的等效 噪声带宽
kT C 1 f BWn 4kTR 4 RC
22/69
RC并联网络的3dB带宽(半功率点带宽)
电 阻 的 热 噪 声
1 1 j C H( f ) 1 1 j 2 fRC R+ j C
H( f )
1 1/2
2
H( f )
2
1 1 2 fRC
2
O BW
f
1 BW 2 RC
BWn
2
BW
23/69
内容回顾
什么是噪声和干扰? 噪声的来源和特点 噪声的表示和计算 减小通信系统电路设计中噪声和 干扰的方法 总结
24/69
内容回顾
电阻热噪声 功率谱密度 额定功率 RC并联网络
En 4kTRf e 4kTRf
2 n
S ( f ) 4kTR (V /H Z)
2
Pn kT f
1 BW 2 RC
25/69
1 BWn 4 RC
噪声的来源-晶体管
热噪声
晶 体 管 中 的 噪 声
– 晶体管三个区的欧姆电阻、引线电阻 – 主要的热噪声源:基区体电阻 – 和电阻的热噪声一样,温度越高,噪声越 大
闪烁噪声(1/f噪声)
28/69
噪声的来源-二极管
正偏工作
– 散粒噪声、闪烁噪声
二 极 管 中 的 噪 声
反偏工作
– 齐纳型稳压管:二极管中的热噪声是 体电阻和引线电阻所造成。 – 雪崩型稳压管
• 散弹噪声 • 多态噪声:电压在两个或多个不同电平上进行随机转 换
29/69
天线
天线噪声源
天 线 的 噪 声
– 天线欧姆电阻产生的噪声(通常可以忽略) – 外来噪声能量(周围介质辐射的噪声能
e 4kTa RA BWn
2 n
RA为天线的辐射电阻;Ta为天线的等效 噪声温度;BWn为接收机等效噪声带宽
30/69
天线
天线与接收机输入端匹配时,输入 接收机的天线噪声功率
4hfRf En hf / kT e 1
12/69
电阻热噪声的表示
4hfRf En hf / kT e 1
电 阻 的 热 噪 声