電dian路lu設she計ji是shi傳chuan感gan器qi性xing能neng是shi否fou優you越yue的de關guan鍵jian因yin素su
，由you於yu傳chuan感gan器qi輸shu出chu端duan都dou是shi很hen微wei小xiao的de信xin號hao，如ru果guo因yin為wei噪zao聲sheng導dao致zhi有you用yong的de信xin號hao被bei淹yan沒mei，那na就jiu得de不bu償chang失shi了le，所suo以yi加jia強qiang傳chuan感gan器qi電dian路lu的de抗kang幹gan擾rao設she計ji尤you為wei重zhong要yao。在zai這zhe之zhi前qian，我wo們men必bi須xu了le解jie傳chuan感gan器qi電dian路lu噪zao聲sheng的de來lai源yuan，以yi便bian找zhao出chu更geng好hao的de方fang法fa來lai降jiang低di噪zao聲sheng。總zong的de來lai說shuo
，傳chuan感gan器qi電dian路lu噪zao聲sheng主zhu要yao有you一yi下xia七qi種zhong：

 

 

低di頻pin噪zao聲sheng主zhu要yao是shi由you於yu內nei部bu的de導dao電dian微wei粒li不bu連lian續xu造zao成cheng的de。特te別bie是shi碳tan膜mo電dian阻zu，其qi碳tan質zhi材cai料liao內nei部bu存cun在zai許xu多duo微wei小xiao顆ke粒li，顆ke粒li之zhi間jian是shi不bu連lian續xu的de
，在zai電dian流liu流liu過guo時shi，會hui使shi電dian阻zu的de導dao電dian率lv發fa生sheng變bian化hua引yin起qi電dian流liu的de變bian化hua，產chan生sheng類lei似si接jie觸chu不bu良liang的de閃shan爆bao電dian弧hu。另ling外wai，晶jing體ti管guan也ye可ke能neng產chan生sheng相xiang似si的de爆bao裂lie噪zao聲sheng和he閃shan爍shuo噪zao聲sheng，其qi產chan生sheng機ji理li與yu電dian阻zu中zhong微wei粒li的de不bu連lian續xu性xing相xiang近jin

，也ye與yu晶jing體ti管guan的de摻chan雜za程cheng度du有you關guan。

 

 

由於半導體PN結兩端勢壘區電壓的變化引起累積在此區域的電荷數量改變，從而顯現出電容效應。當外加正向電壓升高時

，N區的電子和P區qu的de空kong穴xue向xiang耗hao盡jin區qu運yun動dong，相xiang當dang於yu對dui電dian容rong充chong電dian。當dang正zheng向xiang電dian壓ya減jian小xiao時shi，它ta又you使shi電dian子zi和he空kong穴xue遠yuan離li耗hao盡jin區qu，相xiang當dang於yu電dian容rong放fang電dian。當dang外wai加jia反fan向xiang電dian壓ya時shi，耗hao盡jin區qu的de變bian化hua相xiang反fan。當dang電dian流liu流liu經jing勢shi壘lei區qu時shi，這zhe種zhong變bian化hua會hui引yin起qi流liu過guo勢shi壘lei區qu的de電dian流liu產chan生sheng微wei小xiao波bo動dong，從cong而er產chan生sheng電dian流liu噪zao聲sheng。其qi產chan生sheng噪zao聲sheng的de大da小xiao與yu溫wen度du、頻帶寬度△f成正比。

 

 

gaopinrezaoshengshiyouyudaodiantineibudianzidewuguizeyundongchanshengde。wenduyuegao，dianziyundongjiuyuejilie。daotineibudianzidewuguizeyundonghuizaiqineibuxingchenghenduoweixiaodedianliubodong，yinqishiwuxuyundong
，gutadepingjunzongdianliuweiling，dandangtazuoweiyigeyuanjian（或作為電路的一部分）被接入放大電路後，其內部的電流就會被放大成為噪聲源，特別是對工作在高頻頻段內的電路高頻熱噪聲影響尤甚。

 

通常在工頻內

，電路的熱噪聲與通頻帶成正比，通頻帶越寬，電路熱噪聲的影響就越大。以一個1kΩ的電阻為例，如果電路的通頻帶為1MHz，則呈現在電阻兩端的開路電壓噪聲有效值為4μV（設溫度為室溫T=290K）。看起來噪聲的電動勢並不大，但假設將其接入一個增益為106倍的放大電路時，其輸出噪聲可達4V

，這時對電路的幹擾就很大了。

 

 

許多電路板上都有繼電器
、線(xian)圈(quan)等(deng)電(dian)磁(ci)元(yuan)件(jian)，在(zai)電(dian)流(liu)通(tong)過(guo)時(shi)其(qi)線(xian)圈(quan)的(de)電(dian)感(gan)和(he)外(wai)殼(ke)的(de)分(fen)布(bu)電(dian)容(rong)向(xiang)周(zhou)圍(wei)輻(fu)射(she)能(neng)量(liang)，其(qi)能(neng)量(liang)會(hui)對(dui)周(zhou)圍(wei)的(de)電(dian)路(lu)產(chan)生(sheng)幹(gan)擾(rao)。像(xiang)繼(ji)電(dian)器(qi)等(deng)元(yuan)件(jian)其(qi)反(fan)複(fu)工(gong)作(zuo)，通(tong)斷(duan)電(dian)時(shi)會(hui)產(chan)生(sheng)瞬(shun)間(jian)的(de)反(fan)向(xiang)高(gao)壓(ya)，形(xing)成(cheng)瞬(shun)時(shi)浪(lang)湧(yong)電(dian)流(liu)
，這(zhe)種(zhong)瞬(shun)間(jian)的(de)高(gao)壓(ya)對(dui)電(dian)路(lu)將(jiang)產(chan)生(sheng)極(ji)大(da)的(de)衝(chong)擊(ji)
，從(cong)而(er)嚴(yan)重(zhong)幹(gan)擾(rao)電(dian)路(lu)的(de)正(zheng)常(chang)工(gong)作(zuo)。

 

 

晶體管的噪聲主要有熱噪聲
、散粒噪聲
、閃爍噪聲。

 

熱噪聲是由於載流子不規則的熱運動通過BJT內3個區的體電阻及相應的引線電阻時而產生。

 

通常所說的BJT中zhong的de電dian流liu，隻zhi是shi一yi個ge平ping均jun值zhi。實shi際ji上shang通tong過guo發fa射she結jie注zhu入ru到dao基ji區qu的de載zai流liu子zi數shu目mu，在zai各ge個ge瞬shun時shi都dou不bu相xiang同tong，因yin而er發fa射she極ji電dian流liu或huo集ji電dian極ji電dian流liu都dou有you無wu規gui則ze的de波bo動dong，會hui產chan生sheng散san粒li噪zao聲sheng。

 

youyubandaoticailiaojizhizaogongyishuipingshidejingtiguanbiaomianqingjiechulibuhaoeryinqidezaoshengchengweishanshuozaosheng。tayubandaotibiaomianshaoshuzailiuzidefuheyouguan，biaoxianweifashejidianliudeqifu
，qidianliuzaoshengpumiduyupinlvjinsichengfanbi
，youcheng1/f噪聲。它主要在低頻（kHz以下）範圍起主要作用。

 

 

電阻的幹擾來自於電阻中的電感、電容效應和電阻本身的熱噪聲。例如一個阻值為R的實芯電阻

，可等效為電阻R
、寄生電容C、寄生電感L的串並聯。一般來說，寄生電容為0.1～0.5pF，寄生電感為5～8nH。在頻率高於1MHz時
，這些寄生電感電容就不可忽視了。

 

各類電阻都會產生熱噪聲，一個阻值為R的電阻（或BJT的體電阻、FET的溝道電阻）未接入電路時，在頻帶寬度B內所產生的熱噪聲電壓為：

 

式中：k為玻爾茲曼常數
；T是絕對溫度（單位：K）。熱噪聲電壓本身是一個非周期變化的時間函數
，因此
，它的頻率範圍是很寬廣的。所以寬頻帶放大電路受噪聲的影響比窄頻帶大。

 

另外
，電阻還會產生接觸噪聲
，其接觸噪聲電壓為：

 

式中：I為流過電阻的電流均方值；f為中心頻率；k是與材料的幾何形狀有關的常數。由於Vc在低頻段起重要的作用，所以它是低頻傳感器電路的主要噪聲源。

 

 

集成電路的噪聲幹擾一般有兩種：一種是輻射式
，一種是傳導式。這些噪聲尖刺對於接在同一交流電網上的其他電子設備會產生較大影響。噪聲頻譜擴展至 100MHz以上。在實驗室中，可以用高頻示波器（100MHz以上）觀察一般單片機係統板上某個集成電路電源與地引腳之間的波形
，會看到噪聲尖刺峰-峰值可達數百毫伏甚至伏級。

 

　

好hao的de傳chuan感gan器qi的de設she計ji是shi經jing驗yan加jia技ji術shu的de結jie晶jing。一yi般ban理li解jie傳chuan感gan器qi是shi將jiang一yi種zhong物wu理li量liang經jing過guo電dian路lu轉zhuan換huan成cheng一yi種zhong能neng以yi另ling外wai一yi種zhong直zhi觀guan的de可ke表biao達da的de物wu理li量liang的de描miao述shu。而er下xia文wen我wo們men將jiang對dui傳chuan感gan器qi的de概gai念nian
、原理特性進行逐一介紹
，進而解析傳感器的設計的要點。

 

 

chuanganqishiyizhongjiancezhuangzhi
，nengganshoudaobeiceliangdexinxi，bingnengjiangganshoudaodexinxi，anyidingguilvbianhuanchengweidianxinhaohuoqitasuoxuxingshidexinxishuchu
，yimanzuxinxidechuanshu、處理
、存儲、顯示、記錄和控製等要求。它是實現自動檢測和自動控製的首要環節。

 

 

傳感器工作原理的分類物理傳感器應用的是物理效應，諸如壓電效應


，磁致伸縮現象，離化、極化、熱電、光電、磁電等效應。被測信號量的微小變化都將轉換 成電信號。化學傳感器包括那些以化學吸附、電化學反應等現象為因果關係的傳感器
，被測信號量的微小變化也將轉換成電信號。向傳感器提供±15V電源
，激磁 電路中的晶體振蕩器產生400Hz的方波
，經過tda2030功率放大器即產生交流激磁功率電源，通過能源環形變壓器T1從靜止的初級線圈傳遞至旋轉的次 級線圈
，得到的交流電源通過軸上的整流濾波電路得到±5V的直流電源，該電源做運算放大器AD822(＄2.4840)的工作電源;由基準電源AD589(＄2.0760)與雙運放AD822 組成的高精度穩壓電源產生±4.5V的精密直流電源，該電源既作為電橋電源


，又作為放大器及V/F轉換器的工作電源。

 

當彈性軸受扭時
，應變橋檢測得到的mV級的應變信號通過儀表放大器AD620(＄1.9285)放大成1.5v±1v的強信號，再通過V/F轉換器變換成頻率信號，通過 信號環形變壓器T2從旋轉的初級線圈傳遞至靜止次級線圈，再經過外殼上的信號處理電路濾波、整形即可得到與彈性軸承受的扭矩成正比的頻率信號
，該信號為 TTL電平，既可提供給專用二次儀表或頻率計顯示也可直接送計算機處理。由於該旋轉變壓器動——靜環之間隻有零點幾毫米的間隙，加之傳感器軸上部分都密封 zaijinshuwaikezhinei，xingchengyouxiaodepingbi
，yincijuyouhenqiangdekangganraonengli。youxiechuanganqijibunenghuafendaowulilei，yebunenghuafenweihuaxuelei。daduoshuchuanganqishiyiwuliyuanliweijichuyunzuo 的(de)。化(hua)學(xue)傳(chuan)感(gan)器(qi)技(ji)術(shu)問(wen)題(ti)較(jiao)多(duo)，例(li)如(ru)可(ke)靠(kao)性(xing)問(wen)題(ti)，規(gui)模(mo)生(sheng)產(chan)的(de)可(ke)能(neng)性(xing)，價(jia)格(ge)問(wen)題(ti)等(deng)，解(jie)決(jue)了(le)這(zhe)類(lei)難(nan)題(ti)，化(hua)學(xue)傳(chuan)感(gan)器(qi)的(de)應(ying)用(yong)將(jiang)會(hui)有(you)巨(ju)大(da)增(zeng)長(chang)。

 

 

1、靜態特性：是(shi)指(zhi)對(dui)靜(jing)態(tai)的(de)輸(shu)入(ru)信(xin)號(hao)，傳(chuan)感(gan)器(qi)的(de)輸(shu)出(chu)量(liang)與(yu)輸(shu)入(ru)量(liang)之(zhi)間(jian)所(suo)具(ju)有(you)相(xiang)互(hu)關(guan)係(xi)。因(yin)為(wei)這(zhe)時(shi)輸(shu)入(ru)量(liang)和(he)輸(shu)出(chu)量(liang)都(dou)和(he)時(shi)間(jian)無(wu)關(guan)
，所(suo)以(yi)它(ta)們(men)之(zhi)間(jian)的(de)關(guan)係(xi)，即(ji)傳(chuan)感(gan) qidejingtaitexingkeyongyigebuhanshijianbianliangdedaishufangcheng，huoyishuruliangzuohengzuobiao，bayuqiduiyingdeshuchuliangzuozongzuobiaoerhuachudetexingquxianlaimiaoshu。biaozhengchuanganqijingtaitexingdezhuyaocanshu 有：線性度
、靈敏度
、分辨力和遲滯等。

 

2
、動態特性：是shi指zhi傳chuan感gan器qi在zai輸shu入ru變bian化hua時shi，它ta的de輸shu出chu的de特te性xing。在zai實shi際ji工gong作zuo中zhong
，傳chuan感gan器qi的de動dong態tai特te性xing常chang用yong它ta對dui某mou些xie標biao準zhun輸shu入ru信xin號hao的de響xiang應ying來lai表biao示shi。這zhe是shi因yin為wei傳chuan感gan器qi對dui標biao 準zhun輸shu入ru信xin號hao的de響xiang應ying容rong易yi用yong實shi驗yan方fang法fa求qiu得de，並bing且qie它ta對dui標biao準zhun輸shu入ru信xin號hao的de響xiang應ying與yu它ta對dui任ren意yi輸shu入ru信xin號hao的de響xiang應ying之zhi間jian存cun在zai一yi定ding的de關guan係xi，往wang往wang知zhi道dao了le前qian者zhe就jiu能neng推tui定ding後hou者zhe。最zui常chang用yong的de標biao 準輸入信號有階躍信號和正弦信號兩種，所以傳感器的動態特性也常用階躍響應和頻率響應來表示。

 

3、線性度：tongchangqingkuangxia
，chuanganqideshijijingtaitexingshuchushitiaoquxianerfeizhixian。zaishijigongzuozhong，weishiyibiaojuyoujunyunkedudedushu，changyongyitiaonihezhixianjinsididaibiaoshijide 特性曲線、線性度（非線性誤差）就是這個近似程度的一個性能指標。擬合直線的選取有多種方法。如將零輸入和滿量程輸出點相連的理論直線作為擬合直線;或將 與特性曲線上各點偏差的平方和為最小的理論直線作為擬合直線
，此擬合直線稱為最小二乘法擬合直線。

 

4
、遲滯特性：表征傳感器在正向（輸入量增大）和反向（輸入量減小）行程間輸出-輸入特性曲線不一致的程度，通常用這兩條曲線之間的最大差值△MAX與滿量程輸出F？S的百分比表示。遲滯可由傳感器內部元件存在能量的吸收造成。

 

5
、靈敏度：靈敏度是指傳感器在穩態工作情況下輸出量變化△y對輸入量變化△x的比值。它是輸出一輸入特性曲線的斜率。如果傳感器的輸出和輸入之間顯線性關係，則靈敏度S是一個常數。否則，它將隨輸入量的變化而變化。

 

 

1

、一般所測得的物理量是非常小的，通常還帶有作為傳感器物理轉換元件固有的轉換噪聲。比如傳感器在1被放大倍率下的信號強度為0.1~1uV，此時 的背景噪聲信號也有這麼大的水平，甚至於將其湮滅。如何將有用信號盡量取出並且壓低噪聲是傳感器設計的首要解決的問題。

 

2、傳感器電路一定要簡單精煉。設想具有3級放大電路的，帶有2級有源濾波器的放大回路，放大了信號的同時也將噪聲放大了，如果噪聲不是明顯偏離有用 信號頻譜，則無論怎樣濾波兩者同時放大，結果信噪比沒有提高。因此傳感器電路一定要精煉簡約。能省1隻電阻或電容就一定要將它去掉。這一點是許多設計傳感 器的工程師們容易忽略的問題。已知的情況是，傳感器電路隨著噪聲的問題困擾，電路越修改越複雜
，成為怪圈。

 

3、功gong耗hao問wen題ti。傳chuan感gan器qi通tong常chang在zai後hou續xu電dian路lu的de前qian端duan，有you可ke能neng需xu要yao較jiao長chang的de引yin線xian連lian接jie。當dang傳chuan感gan器qi功gong耗hao較jiao大da時shi引yin線xian的de連lian接jie將jiang會hui所suo有you的de無wu謂wei噪zao聲sheng以yi及ji電dian源yuan噪zao聲sheng引yin入ru使shi得de後hou續xu電dian路lu愈yu發fa難nan以yi設she計ji。在zai夠gou用yong的de情qing況kuang小xiao如ru何he降jiang低di功gong耗hao也ye是shi一yi個ge不bu小xiao的de考kao驗yan。

 

4
、yuanqijiandexuanyonghedianyuanhuilu。yuanqijiandexuanyongyidingyaogouyongweihao
，zhiyaoqijianzhibiaozaixuyaodefanweizhineijiukeyile，yuxiadejiushidianlushejiwenti。dianyuanshichuanganqidianlushejiguo 程cheng一yi定ding要yao遇yu到dao的de難nan題ti，不bu要yao追zhui求qiu無wu法fa達da到dao的de電dian源yuan指zhi標biao，而er選xuan擇ze一yi款kuan帶dai有you較jiao好hao的de共gong模mo抑yi製zhi比bi的de運yun放fang，采cai用yong差cha分fen放fang大da電dian路lu設she計ji可ke能neng最zui普pu通tong的de開kai關guan電dian源yuan以yi及ji器qi件jian就jiu能neng滿man足zu你ni 的要求。