《電子技術(shù)應(yīng)用》
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入門:我們的設(shè)計中噪音克星是什么樣的,?

2022-09-06
來源:laocuo1142
關(guān)鍵詞: 電子電路 噪音

  對于大多數(shù)電子電路的設(shè)計人員來說,,噪聲是一個無所不在的挑戰(zhàn),,對模擬電路來說尤其如此,。當然,,我們可以從相反的角度看待它并提出相反的觀點:沒有噪音,,許多設(shè)計將更容易實現(xiàn),,并且需要更少的經(jīng)驗豐富,、熟練的工程師(所以也許工程師應(yīng)該停止抱怨它,?)。

  無論我們處于噪音愛恨關(guān)系譜的哪個位置,,重要的是要記住這個簡單的詞實際上代表了許多不同的形式,。我們可以根據(jù)噪聲的來源或特征對噪聲進行分類:在前一組中,我們有電機噪聲,、大氣噪聲,、熱噪聲、內(nèi)部噪聲和外部噪聲,,舉幾個重疊的例子,;在后一組中,有白噪聲,、粉紅噪聲,、脈沖噪聲、窄帶噪聲,、非加性噪聲等等,。如有疑問,我們甚至可以引用 EMI/RFI,,這是一個粗略的噪聲標簽,,可以采取多種形式,。

  為什么要考慮噪音?計劃如何處理它然后執(zhí)行這些計劃通常會占用大量的設(shè)計和調(diào)試時間,。它通常需要在模擬域中完成屏蔽,、濾波、削波和消隱等技術(shù)的混合,,以及在數(shù)字域中實現(xiàn)的各種降噪算法,,這些算法可能會占用相當多的時間。大量處理器的資源(加上前期編程時間),。

  這就是為什么我們事先對噪聲源和類型了解得越多,,就越能更好地管理它。假設(shè)它是 AWGN(加性高斯白噪聲)很容易和簡單化,,但這通常不是現(xiàn)實,。那么為什么要假設(shè)白噪聲呢?首先,,有很多工具,、技術(shù)和技巧可以處理它,所以這肯定是一個誘人的假設(shè),。但是,,當噪聲確實具有脈沖特性或由附近的發(fā)射器引起時,設(shè)計一種產(chǎn)品來處理白噪聲可能是一個很大的錯誤,。

  在他的經(jīng)典著作檢測,、估計和調(diào)制理論中,Harry L. Van Trees 強調(diào)了信號解調(diào)和處理中存在一系列挑戰(zhàn),。最簡單的情況是已知噪聲中的已知信號,,例如帶有白噪聲的 AM 無線電廣播信號;中間是已知信號/未知噪聲和未知信號/已知噪聲(其中“未知”信號是一種事先對其格式,、調(diào)制或其他特性知之甚少的信號),;而最難的是未知噪聲中的未知信號,例如星系際發(fā)射,。

  大多數(shù)工程師都有他們尊重的噪音類型,,甚至可能最害怕它帶來的挑戰(zhàn),或者他們最喜歡談?wù)摰脑胍纛愋?。我的最愛之一是循環(huán)平穩(wěn)噪聲,,它是白噪聲,但具有周期性且具有定義周期的平均值,。它實際上是一種相當常見的噪聲類型,,見于電機軸承或非固定雷達天線的物理旋轉(zhuǎn)(并非所有雷達都使用相控陣拓撲)、射電天文學(隨著地球旋轉(zhuǎn))或電子元件(例如在某些振蕩器和 PLL 中)。一方面,,循環(huán)平穩(wěn)噪聲類似于 AWG,,在時域和頻域中最容易分析;另一方面,,循環(huán)特性意味著它比 AWGN 更復(fù)雜,,任何降噪方案都必須是動態(tài)的,甚至可能是同步的,。具有任意 PSD 的平穩(wěn)噪聲由周期信號調(diào)制,。這在使用調(diào)制噪聲源和調(diào)制信號路徑生成循環(huán)平穩(wěn)噪聲的兩種方式中都具有代表性。

  一個好的工程師不會害怕噪音,,而是會擁抱它并與它成為“一體”,,因為除了處理它并克服它之外別無選擇。套用一句俗話說:你可以逃避它,,但你的設(shè)計無法躲避它。

  我們處理過哪些噪音類型,?什么噪音給你帶來了最大的困難,?你遇到的最意想不到的噪音是什么?



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