干擾噪聲種類(lèi)很多，它可能是電噪聲，通過(guò)電磁場(chǎng)或直接的電氣連接耦合到檢測(cè)電路，這些都是電磁兼容性問(wèn)題；干擾噪聲的本源也可能是機(jī)械性的，例如，通過(guò)壓電效應(yīng)，機(jī)械振動(dòng)會(huì)導(dǎo)致電噪聲；甚至溫度的隨機(jī)波動(dòng)也可能導(dǎo)致隨機(jī)的熱電勢(shì)噪聲,還有電化學(xué)污染噪聲等等。下面只列舉出常見(jiàn)的噪聲源。

1.電力線噪聲

隨著工業(yè)電氣化的發(fā)展，工頻(50Hz)電源幾乎無(wú)處不在，因此工頻電力線干擾也就普遍存在。電力線干擾噪聲主要表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：

(1)尖峰脈沖

由于電網(wǎng)中大功率開(kāi)關(guān)的通斷、電機(jī)、變壓器和其他大功率設(shè)備的啟停以及電焊機(jī)等原因，工頻電網(wǎng)中頻繁出現(xiàn)尖峰干擾脈沖。這種尖峰脈沖的幅度可能是幾伏、幾百伏有時(shí)甚至是幾千伏，持續(xù)時(shí)間一般較短，多數(shù)在微秒數(shù)量級(jí)。這種尖峰干擾脈沖的高次諧波分量很豐富，而且出現(xiàn)得頻繁、幅度高，是污染低壓(220V)工頻電網(wǎng)的一種主要干擾噪聲，對(duì)交流供電的電子系統(tǒng)會(huì)帶來(lái)很多不利影響。

多數(shù)檢測(cè)儀表都是由工頻電力線供給能源，電網(wǎng)的尖峰脈沖干擾一般是通過(guò)電源系統(tǒng)引入到檢測(cè)電路中。如果不采取適當(dāng)?shù)拇胧┮种齐娫吹募夥涿}沖干擾，就有可能導(dǎo)致檢測(cè)波形的畸變，嚴(yán)重時(shí)甚至?xí)?dǎo)致處理器的程序跑飛和死機(jī)等問(wèn)題。

(2)工頻電磁場(chǎng)

在由工頻電力線供電的實(shí)驗(yàn)室、工廠車(chē)間和其他生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)，工頻電磁場(chǎng)幾乎是無(wú)處不在。在高電壓、小電流的工頻設(shè)備附近，存在著較強(qiáng)的工頻電場(chǎng)；在低電壓、大電流的工頻設(shè)備附近，存在著較強(qiáng)的工頻磁場(chǎng)；即使在一般的電器設(shè)備和供電線的相當(dāng)距離之內(nèi)，都會(huì)存在一定強(qiáng)度的50Hz電磁輻射波。工頻電磁場(chǎng)會(huì)在檢測(cè)電路的導(dǎo)體和信號(hào)回路中感應(yīng)出50Hz的干擾噪聲。

(3)電網(wǎng)電壓波動(dòng)

如果檢測(cè)系統(tǒng)的電源穩(wěn)壓電路性能不高，工頻電壓的波動(dòng)就有可能串入到檢測(cè)電路中，形成干擾源。

2.電氣設(shè)備噪聲

電氣設(shè)備必然產(chǎn)生工頻電磁場(chǎng)，而且在開(kāi)關(guān)時(shí)還會(huì)在電網(wǎng)中產(chǎn)生尖峰脈沖。某些特殊的電氣設(shè)備還有可能產(chǎn)生射頻干擾噪聲，例如高頻加熱電器和逆變電源。此外，某些電氣設(shè)備還會(huì)產(chǎn)生放電干擾，包括輝光放電、弧光放電、火花放電和電暈放電。

(1)輝光放電

最常見(jiàn)的輝光放電是熒光燈和霓虹燈。當(dāng)兩個(gè)電極之間的氣體被電離時(shí)，因?yàn)殡x子碰撞而產(chǎn)生輝光放電。輝光放電所需電壓取決于電極之間的距離、氣體類(lèi)型和氣壓。發(fā)生輝光放電后，氣體擊穿，此后只需較低電壓就可以維持氣體電離和輝光放電。輝光放電會(huì)產(chǎn)生超高頻電磁波，其強(qiáng)度取決于放電電流。

(2)弧光放電

最典型的弧光放電是電焊，這是一種金屬霧放電?；」夥烹姇?huì)產(chǎn)生高頻電磁波輻射，也會(huì)造成局部電網(wǎng)的電壓波動(dòng)和尖峰脈沖于擾。

(3)火花放電

在電氣設(shè)備觸點(diǎn)通斷的瞬間，觸點(diǎn)處的斷續(xù)電流會(huì)引起火花放電。例如，接觸器觸頭的瞬間通斷、直流電機(jī)電刷的持續(xù)通斷、內(nèi)燃機(jī)的點(diǎn)火系統(tǒng)等?；鸹ǚ烹姰a(chǎn)生的電磁輻射頻率范圍很寬，輻射能量也比較大。例如，汽車(chē)點(diǎn)火干擾的頻率范圍約為20～1000MHz，作用范圍可達(dá)50--100m。在電火花加工設(shè)備的附近，更會(huì)產(chǎn)生強(qiáng)烈的火火花放電干擾。

(4)電暈放電

當(dāng)高壓輸電線絕緣失效時(shí)會(huì)產(chǎn)生間歇脈沖電流，形成電暈放電。一般的檢測(cè)設(shè)備都遠(yuǎn)離高壓輸電線，交流供電也是經(jīng)多級(jí)降壓變壓器而來(lái)，變壓器的低通濾波作用使得電暈放電干擾的高頻分量大幅度衰減，但其低頻分量還會(huì)產(chǎn)生不利影響。

3．射頻噪聲

隨著無(wú)線廣播、電視、雷達(dá)、微波通信事業(yè)的不斷發(fā)展，以及手機(jī)的日益推廣，空間中的射頻噪聲越來(lái)越嚴(yán)重。射頻噪聲的頻率范圍很廣，從100kHz到吉赫茲數(shù)量級(jí)。射頻噪聲多數(shù)是各種調(diào)制（調(diào)幅、調(diào)頻或調(diào)相）電磁波。檢測(cè)設(shè)備中的傳輸導(dǎo)線都可以看作是接收天線，程度不同地接收空間中無(wú)處不在的射頻噪聲。如果射頻噪聲的頻率范圍高于檢測(cè)信號(hào)的頻率范圍，利用濾波器可以有效地抑制射頻噪聲的不利影響。

4．地電位差噪聲

如果檢測(cè)系統(tǒng)的不同部件采用不同的接地點(diǎn)，則這些接地點(diǎn)之間往往存在或大或小的地電位差。在一個(gè)沒(méi)有良好接地設(shè)施的車(chē)間內(nèi)，不同接地點(diǎn)之間的地地電位差可達(dá)幾伏甚至幾十伏。在飛機(jī)的機(jī)頭、機(jī)翼和機(jī)尾之間，電位差可達(dá)幾十伏。汽車(chē)的不同部件之間很可能存在幾伏的電位差。即使在同一塊電路板上，不同接地點(diǎn)之間的地電位差也可能在毫伏數(shù)量級(jí)或更大。

如果信號(hào)源和放大器采用不同的接地點(diǎn)，則地電位差對(duì)于差動(dòng)放大器來(lái)說(shuō)是一種共模干擾，而對(duì)于單端放大器來(lái)說(shuō)是一種差模干擾。因?yàn)榈仉娢徊钤肼暤念l率范圍很可能與信號(hào)頻率范圍相重疊，所以很難用濾波的方法解決問(wèn)題?？朔仉娢徊钤肼暡焕绊懙挠行мk法是采用合適的接地技術(shù)或隔離技術(shù)。

5.數(shù)字系統(tǒng)噪聲

現(xiàn)在電路設(shè)計(jì)中都有數(shù)字系統(tǒng)部分，如單片機(jī)、DSP、FPGA等等，數(shù)字系統(tǒng)電路都是工作在開(kāi)關(guān)狀態(tài)，其工作頻率越高，脈沖邊緣越陡峭，高頻分量越多，輻射干擾越強(qiáng)，此外數(shù)字系統(tǒng)的電源、地線電流都是脈沖狀，其在地平面回流上會(huì)產(chǎn)生嚴(yán)重的地彈噪聲，幅度可達(dá)數(shù)十mv(V=-Ldi/dt),模擬系統(tǒng)和數(shù)字系統(tǒng)的地線處理不好，將嚴(yán)重干擾檢測(cè)精度。

6．雷電

雷電發(fā)生時(shí)的一次電流可達(dá)10^6A，云與地面之間的感應(yīng)電場(chǎng)可達(dá)1--l0kv/m，上升時(shí)間為微秒數(shù)量級(jí)。雷電會(huì)造成幅度很大的電場(chǎng)和磁場(chǎng)，也會(huì)產(chǎn)生高強(qiáng)度的電磁輻射波，頻率范圍從幾十千赫茲到幾十兆赫茲。此外，在云與地雷電的附近，大地的地電位差也會(huì)發(fā)生劇烈變化，可高達(dá)幾千伏。

7．天體噪聲

由于宇宙射線和太陽(yáng)黑子的電磁輻射，大氣中普遍存在天體噪聲。太陽(yáng)風(fēng)暴期間，太陽(yáng)因能量增加向空間釋放出大量高速帶電粒子流，包括X射線和遠(yuǎn)紫外線（指波長(zhǎng)為0.1～140nm的電磁波）、射電波（波長(zhǎng)為1mm～10cm的電磁波），高能粒子流和等離子體云等都會(huì)大大加強(qiáng)，并有可能引發(fā)地球磁暴，使得地球的電磁環(huán)境大為惡化。天體噪聲的頻率很高，一般在吉赫量級(jí)以上，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出了一般檢測(cè)系統(tǒng)的頻帶范圍，所以，一般情況下對(duì)普通檢測(cè)儀表影響不大。

**8．機(jī)械起源的噪聲

這是我們電子設(shè)計(jì)人員最容易忽視的噪聲源，也是影響最多的一種噪聲源，特地用加粗大字體顯示。

在非電起源的噪聲中，機(jī)械原因占多數(shù)。例如，電路板、導(dǎo)線和觸點(diǎn)的振動(dòng)，有可能通過(guò)某種機(jī)電傳感機(jī)理轉(zhuǎn)換為電噪聲。而在不少應(yīng)用場(chǎng)合，很難避免電路的機(jī)械運(yùn)動(dòng)和振動(dòng)。例如，裝設(shè)在運(yùn)載工具或工業(yè)設(shè)備的運(yùn)動(dòng)部件中的檢測(cè)電路振動(dòng)的幅度可能很大，電纜線的運(yùn)動(dòng)和振動(dòng)更是常見(jiàn)。

由機(jī)械運(yùn)動(dòng)或振動(dòng)轉(zhuǎn)換為電噪聲的機(jī)電傳感機(jī)理有很多種，下面列舉常見(jiàn)的幾種。

(1)摩擦電效應(yīng)

兩種不同的物質(zhì)相互摩擦?xí)a(chǎn)生電荷的轉(zhuǎn)移，使得一種物質(zhì)帶正電，另一種物質(zhì)帶負(fù)電。這種摩擦電效應(yīng)有可能導(dǎo)致高阻抗小信號(hào)電路中的干擾噪聲。例如，在用同軸電纜連接高輸出阻抗信號(hào)源和高輸入阻抗放大器的情況下，彎曲電纜的過(guò)程會(huì)使組成電纜的導(dǎo)體和絕緣體之間形成摩擦或斷斷續(xù)續(xù)的接觸，導(dǎo)致電荷傳輸和電纜芯帶電，也會(huì)給電纜內(nèi)外層導(dǎo)體之間的分布電容充電，形成電纜芯和外屏蔽層之間的噪聲電壓。隨著電纜任何一端連接這兩個(gè)導(dǎo)體的電阻的減小，分布電容的放電速度加快，噪聲電壓幅度會(huì)明顯減小。

例如，當(dāng)用手彎曲1m長(zhǎng)的同軸電纜時(shí)，如果同軸電纜和外屏蔽層之間連接的電阻為10M歐，則噪聲電壓峰值能達(dá)到5mv以上；如果該電阻降為1M歐，則噪聲電壓峰值可以降到1mV以下。對(duì)于高阻抗信號(hào)源與高阻抗放大器連接時(shí)，此電纜摩擦電效應(yīng)在安裝時(shí)要特別考慮，例如前述推文中的ada4530-1靜電計(jì)級(jí)運(yùn)放的應(yīng)用。

在電路中通過(guò)把所有的電纜綁扎緊固，從而減少或消除電纜的彎曲，能有效地減少電纜摩擦電噪聲。當(dāng)上述措施仍然不能把摩擦電噪聲降低到可以接受的程度時(shí)，可以采用特殊的低噪聲電纜，這種電纜的外部屏蔽導(dǎo)體和內(nèi)部絕緣體之有一個(gè)石墨層，其潤(rùn)滑作用減緩了兩者之間的摩擦，而且在絕緣體表面附著一層導(dǎo)電的石墨，提高了絕緣體表面電荷的活性，從而提高電荷平衡的速度，防止電荷的聚集。但是，這種電纜是“低噪聲”，而不是“無(wú)噪聲”，它只能減少而不是消除摩擦電噪聲。當(dāng)經(jīng)受振動(dòng)或熱脹冷縮時(shí)，它仍然要產(chǎn)生小幅度的摩擦電噪聲。所以，在微弱信號(hào)檢測(cè)電路中，所有的連接線應(yīng)該盡量短，而且要固定在不振動(dòng)的結(jié)構(gòu)上，遠(yuǎn)離溫度變化較大的氣流，以防熱脹冷縮。

(2)導(dǎo)體在磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)

根據(jù)法拉第定犛，導(dǎo)體在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)會(huì)產(chǎn)生電動(dòng)勢(shì)V=∫(v x B)dr

式中，小v為導(dǎo)體移動(dòng)的速度；B為磁感應(yīng)強(qiáng)度；dr為沿導(dǎo)體長(zhǎng)度的微分元。

如果導(dǎo)體長(zhǎng)度為L(zhǎng)，設(shè)導(dǎo)體與磁場(chǎng)方向垂直，而且磁場(chǎng)強(qiáng)度B在L上各處大小相同，導(dǎo)體運(yùn)動(dòng)方向與B之間的夾角為a，則V=LBv*sina

如果B不是靜態(tài)磁場(chǎng)而是交變磁場(chǎng)，那么導(dǎo)體運(yùn)動(dòng)所產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)上還要疊加通過(guò)交變磁場(chǎng)產(chǎn)生的噪聲。

即使信號(hào)線是在微弱的地磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)，對(duì)于微弱信號(hào)檢測(cè)系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，所產(chǎn)生的噪聲電動(dòng)勢(shì)也可能是不容忽視的。例如，如果磁場(chǎng)強(qiáng)度為4 x10^-5 Wb/m^2，長(zhǎng)度為1m的信號(hào)線以1cm/s的緩慢速度垂直于磁場(chǎng)運(yùn)動(dòng)，則產(chǎn)生的噪聲電壓為0.4uV

(3)壓電效應(yīng)

在受到壓力時(shí)，附著于壓電材料表面的電極之間會(huì)產(chǎn)生電位差，而當(dāng)電壓施加在這些電極上時(shí)，壓電材料也會(huì)產(chǎn)生變形，這就是壓電效應(yīng)。壓電效應(yīng)很明顯的材料常用于制作機(jī)械量傳感器，還有一些常用的絕緣材料也有一定的壓電效應(yīng)，例如陶瓷絕緣體和某些印刷電路板材料。當(dāng)這些材料振動(dòng)時(shí)，附著在其表面的導(dǎo)體之間會(huì)產(chǎn)生噪聲電壓。通過(guò)防振動(dòng)安裝來(lái)減少檢測(cè)電路的振動(dòng)，或通過(guò)選擇壓電效應(yīng)較小的絕緣材料，可以有效地減少壓電效應(yīng)噪聲。

(4)顫噪效應(yīng)

任何被絕緣體分隔的兩個(gè)導(dǎo)體都形成一個(gè)電容C，電容的大小取決于導(dǎo)體的面積、幾何形狀、相互位置和方向以及絕緣體的介電常數(shù)。當(dāng)空間電荷Q聚積在由此形成的電容上時(shí)，兩個(gè)導(dǎo)體之間的電壓為V=Q/C

如果由機(jī)械原因?qū)е聝蓚€(gè)導(dǎo)體的相互位置發(fā)生變化，則電容C發(fā)生變化，電容兩端的電壓也相應(yīng)變化。這正是電容式麥克風(fēng)的工作原理。當(dāng)聲壓波使得作為電容器一個(gè)極板的麥克風(fēng)膜片移動(dòng)時(shí)，電容發(fā)生變化，電容兩端電壓變化，從而把聲音轉(zhuǎn)換成電信號(hào)。

對(duì)于電路板中靠得很近的導(dǎo)體，以及電纜線的芯線和屏蔽層之間，也會(huì)存在這種效應(yīng)，機(jī)械振動(dòng)可能會(huì)使它們構(gòu)成的電容發(fā)生變化，在這些導(dǎo)體上就產(chǎn)生了噪聲電壓，這種現(xiàn)象叫做 顫噪效應(yīng) ，

克服顫噪效應(yīng)的有效方法是避免關(guān)鍵電路元件（包括電纜）發(fā)生機(jī)械振動(dòng)，此外，降低攜帶微弱信號(hào)的電纜的穩(wěn)態(tài)電壓(從而減少了Q)也能緩解顫噪效應(yīng)產(chǎn)生的噪聲。

除上述幾種由機(jī)械原因產(chǎn)生噪聲的機(jī)理外，機(jī)械運(yùn)動(dòng)或振動(dòng)引起電路器件和連接線的移位或變形，還會(huì)使分布參數(shù)發(fā)生變化，從而導(dǎo)致噪聲耦合強(qiáng)度的變化。

9．其他噪聲源

(1)電化學(xué)噪聲

如果電路板清理得不干凈，某些電化學(xué)物質(zhì)的污染與濕氣混合就有可能形成電解液，與其接觸的電路中的不同金屬就可能構(gòu)成一個(gè)電化學(xué)電池。例如，印刷電路板上的銅箔、焊錫以及沒(méi)有清理掉的焊劑有可能形成這樣的電池。通過(guò)徹底清潔電路板，并用防潮涂料處理覆蓋電路板，可以有效地緩解甚至克服電化學(xué)噪聲問(wèn)題。

(2)溫度變化引起的噪聲

當(dāng)兩種不同金屬的兩個(gè)接點(diǎn)分別處于不同溫度時(shí)，會(huì)產(chǎn)生正比于溫差的熱電勢(shì)。當(dāng)空氣紊流或其他原因?qū)е逻@兩個(gè)接點(diǎn)之間的溫差隨機(jī)變化時(shí)，熱電勢(shì)也會(huì)隨機(jī)變化。在印刷電路板上構(gòu)成接點(diǎn)的不同金屬可以是銅箔和鍍金條，也可以是銅箔和焊接所用的鉛-錫合金。

在微弱信號(hào)檢測(cè)電路中避免形成不同金屬的接點(diǎn)可以消除熱電勢(shì)噪聲，但是這可能很難做到。通過(guò)選擇形成接點(diǎn)的金屬材料，使得接點(diǎn)的熱電勢(shì)較小，可以降低熱電勢(shì)噪聲的幅度。例如，銅-鎘錫合金接點(diǎn)的熱電勢(shì)約為0. 3uV／℃，而銅-鉛錫合金接點(diǎn)的熱電勢(shì)約為1~3uV/℃。

有的電阻的阻值隨溫度變化，半導(dǎo)體PN結(jié)的正向壓降隨溫度變化，這些都會(huì)把溫度變化轉(zhuǎn)換為電壓或電流變化。

通常溫度變化的速度是緩慢的，由溫度變化導(dǎo)致的電路電壓變化常常叫做“溫度漂移”。在微弱信號(hào)檢測(cè)電路的敏感部位采用低溫度系數(shù)的電阻，并采用對(duì)稱(chēng)平衡的差動(dòng)輸入放大器電路（這種放大器的溫度系數(shù)較小），可以有效地減少溫度漂移。

溫度敏感元件的溫度變化速度取決于這些元件附著的物理結(jié)構(gòu)的熱容量，以及熱傳輸通道的導(dǎo)熱率。通過(guò)把敏感電路裝配在高導(dǎo)熱率、大熱容量的散熱器上，可以減少電路元件溫度的變化及濕度梯度，這對(duì)抑制各種由溫度變化引起的噪聲都有效。

(3)觸點(diǎn)噪聲

接觸不良的插頭插座、開(kāi)關(guān)觸點(diǎn)以及焊接不良的焊點(diǎn)會(huì)導(dǎo)致觸點(diǎn)噪聲。機(jī)械振動(dòng)會(huì)使觸點(diǎn)的接觸電阻發(fā)生變化，溫度變化會(huì)使觸點(diǎn)膨脹或收縮，也會(huì)導(dǎo)致接觸電阻發(fā)生變化。當(dāng)電流流過(guò)變化的接觸電阻時(shí)，也會(huì)形成噪聲電壓。