這是一篇由兩部分組成的連載文章的第一部分，介紹了一些基本概念，以便于你著手考慮低噪聲設計。

　　要點
　　●  要將器件噪聲、失真和干擾信號區(qū)分開來。它們各有自己的來源、預防措施和補救措施。
　　●  有源器件和電阻器都有多種噪聲分布。要使自己熟悉各種噪聲源，以及引起噪聲的電路運行參數(shù)。
　　●  在許多應用系統(tǒng)中，信號的源阻抗可以確定評估噪聲幅度的背景。
　　●  如果把一些可以換算的數(shù)值記憶在腦海里，你就可以隨手對熱噪聲進行快速而準確的估算。
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　　噪聲是許多信號處理系統(tǒng)的基本制約因素。同樣，它是許多電子設計，特別是接口電路的主要制約條件。在測試與測量、醫(yī)學成像和高速數(shù)據(jù)通信等方面的行業(yè)趨向都需要越來越高的信息密度。與此同時，半導體工藝的進步能實現(xiàn)更高的數(shù)據(jù)處理速度和功能密度，但卻要降低工作電源電壓，由此降低信號幅度。結果是，加大了系統(tǒng)設計對模擬前端噪聲性能進行管理的壓力。
　　系統(tǒng)地探討像噪聲這樣繁雜的課題是件難辦的事情，而且不是幾頁篇幅就可以說得清楚的。EDN 為了努力擴展這一討論的范圍，請幾家在低噪聲器件和電路設計方面具備專業(yè)知識的半導體制造廠提供相互關聯(lián)的應用說明和技術文章。這些資源都能在 EDN 網(wǎng)站的模擬技術資源部分找到。這些相關信息的集合就可以作為進一步了解這一課題的動態(tài)信息來源。
　　如果你自己對這一課題進行研究，那你就會發(fā)現(xiàn)，許多文獻資料把所有不需要的信號（來自外部的和存在于電路內部的）都歸入噪聲這一大類。但是設計師對外部和內部這類噪聲采取的預防和補救措施則是大不相同的。你不能忽視任何一類噪聲，但本文著重討論信號路徑內部的噪聲源。也就是說，良好的低噪聲系統(tǒng)設計需要充分考慮電路工作環(huán)境內的干擾。（見附文《外部因素》）。
　　隨機事件，可預測的形狀
　　電子元件通過不同的噪聲源機制產(chǎn)生三種噪聲譜的組合。各個噪聲源項分別表示平帶噪聲、1/f 噪聲或1/f2 噪聲：
 
　　式中， pn(f) 是噪聲源的功率譜密度——即中心頻率為 f 的 1Hz 帶寬的平均功率，c 是恒定幅度（參考文獻 1）。
　　為了不與噪聲譜的形狀相混淆，給出的功率譜密度是一個單位為瓦/赫的函數(shù)，從而可以通過求某個帶寬內的密度積分，計算出某一頻帶內的 rms 噪聲功率：
　　然而，大多數(shù)有源電路都是將信號作為電流或電壓來處理的。例如，雙極晶體管是跨導器件：它產(chǎn)生的輸出信號電流是與輸入信號電壓相對應的。為了能對信號和噪聲進行快速比較，一般都用每根赫的電壓或每根赫的電流來表示噪聲譜密度。
　　在產(chǎn)生這三種常見噪聲譜的機制中，最常見的機制產(chǎn)生平帶（Flatband）噪聲，也稱白噪聲，因為噪聲功率是均勻地分配在整個頻譜范圍內，就像白光均勻分布在可見光譜范圍內一樣。平帶噪聲源產(chǎn)生散粒噪聲（或叫肖特基噪聲）和熱噪聲（也稱約翰遜噪聲，為的是紀念物理學家 John Bertrand Johnson 于 1928 年發(fā)現(xiàn)了這一現(xiàn)象）。雖然這兩種噪聲的頻譜是難以區(qū)分的，但作為電路工作條件的函數(shù)，散粒噪聲源和約翰遜噪聲源的行為則是不同的。
　　散粒噪聲無處不在
　　散粒噪聲是由電子通過一個勢壘的離散量子性質產(chǎn)生的。它通常與二極管和雙極晶體管有關。電流可以按直流電大小給定的穩(wěn)定平均速率通過一個PN結，但各個載流子只有當它們具有足夠能量來克服PN結勢壘時，才能作為隨機事件穿過PN結（參考文獻 2）。在極限情況下，電流被量子化為電子能級，所以平均電流就包含大量的離散事件。
　　散粒噪聲計算公式如下：
　　其單位是安培均方根值，式中 q 為電子電荷(1.6