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計量論壇

標題: 噪聲的種類、來源及電磁兼容 [打印本頁]

作者: leglg 時間: 2008-8-15 22:55
標題: 噪聲的種類、來源及電磁兼容
　　在一個音響系統中，由于信號是串聯的，因此一件設備的噪聲會進入下面的設備中被放大，所以系統最后的噪聲是系統中所有設備噪聲的累加。但是，當我們了解了系統中每一件器材的信噪比指標后，是否就可以確定整個系統的信噪比指標了呢？不，遠遠不能。這就要從噪聲的來源和種類說起了。

　　我們把噪聲的來源分為內部和外部兩種，由于實驗室的測試條件通常都十分優越，所以在這種條件下測試的信噪比指標實際是設備內部噪聲的反應，內部噪聲主要是由于電路設計、制造工藝等因素，由設備自身產生的，而外部噪聲是由設備所在的電子環境和物理化學環境（自然環境）所造成的，外部噪聲是不可能反映在信噪比指標中的。這一點通常會被很多人所忽略，經常聽到有人說：這唱機的信噪比指標不是挺高的嗎？怎么聽起來噪音這么大，騙人的吧……。這就是沒有搞清楚信噪比指標含義所造成的誤解。

　　外部噪聲通常被稱為“干擾”，這種干擾可能是電磁干擾，也可能是機械振動干擾，也可能來自溫度變化的干擾……總之，都不是器材自身產生的。于是此時另一個不太起眼的指標凸現出了它的意義－電池兼容性。

　　電磁兼容性有兩個層次的含義，一是設備在運行時不會對其它設備產生干擾，二是耐受干擾的能力強，在一定的外界干擾下仍能正常工作。第一層意思容易理解，而第二層意思對于音響設備來說，還有更進一步的含義，那就是如何定義“正常工作狀態”。這個正常工作不應該僅僅是“出聲就好”，還應該是保證一定的性能指標，這其中就包括有信噪比。也就是所，一個電磁兼容性能優良的設備器材，在一定的外界干擾條件下，其信噪比指標不應該有明顯的劣化。

　　實際上，很多音響產品在電路設計中都有“電磁兼容”的影子，比如在電源輸入端設計濾波器、壓敏電阻，外殼采用金屬材料，內部信號線采用屏蔽線等等，實踐證明，這些措施對于抑制干擾有很大的作用。

　　噪聲的來源很復雜，我們可以把它們大致歸結為三種，一種是元器件產生的固有噪聲，電路中幾乎所有的元器件在工作時都會產生一定的噪聲，晶體管、電阻、電容，這種噪聲是連續的，基本上是固定不變的，并且頻譜分布很廣泛，這種噪聲除了改進元器件的材料和生產工藝外，幾乎沒有任何辦法消除，也就是說，這種噪聲幾乎可以不用實驗，在圖紙上進行計算就可以推算出來。好在現在很多優質元器件的固有噪聲都很小，在設計電路時選擇優質元器件就可以把這種噪聲壓制到非常小的水平，小到我們根本不會聽見。

　　第二種噪聲來源于電路本身的設計失誤或者安裝工藝上的缺陷，電路設計失誤往往會導致電路的輕微自激（一種自由振蕩狀態），這種自激一般在我們可以聽到的聲音范圍之外，但是在某些特定條件下它們會對聲音的中高頻產生斷續的影響，從而產生噪聲。安裝工藝失誤就稍微復雜一些，比如接插件接觸不良，接觸表面形成二極管效應或者接觸電阻隨溫度、振動等影響發生變化而導致信號傳輸特性變化，產生噪聲。還有元器件排布上的失誤，將高熱的元器件排布在對溫度敏感的元器件旁邊，或者將一些有輕微振動的元器件放在對振動敏感的元器件旁邊，或者沒有足夠的避震措施……等等這些，都會產生一定的噪聲。這些噪聲可以說都是人為造成的，對于經驗豐富的電子設計師來說，這些噪聲都是可以避免或者大大減輕的。

　　第三種噪聲則是非常廣泛的，也是經常被提起的干擾噪聲。這種噪聲來源很復雜，主要包括幾個方面：

　　空間輻射干擾噪聲：任何導體通過交變電流的時候都會引起周圍電場強度的變化，這種變化就是電場輻射，同樣，像變壓器這樣的磁體也會引起周圍磁場強度的交替變化。我們知道，交變電場和磁場中的閉合導體會產生和電場磁場變化頻率相同的交變電流，也叫感應電流。音響設備中所有的元器件、導線、電路板上的銅箔都是電導體，因此不可避免地會產生感應電流。這種感應電流疊加在信號中就會產生噪聲。

　　線路串擾噪聲：某些電氣設備會產生干擾信號，這些干擾信號通過電源、信號線等線路直接竄入音響設備中。
傳輸噪聲：這種噪聲是信號在傳輸過程中由于傳輸介質的問題產生的，比如接插件的接觸不良、信號線材質不佳、地電流串擾等等。其中，地電流串擾是經常容易被忽視的問題。由于民用音響器材大多采用非平衡傳輸方式，信號線的外屏蔽層實際上也參與的信號的傳輸，通常屏蔽層與音響器材的“地”連接，大多數音響器材的地是和設備的外殼相連的，并且和住宅供電線路提供的“大地”相連接。在正常情況下，住宅供電的大地是非常理想的，它使得所有連接線路的“地”都是平等的。但是，一旦這個接地出現故障，甚至某些不負責任的電力公司將這個地與市電的“零線”連接，就會出現問題了。此時消耗功率大的器材的“地”電壓比別的器材要“高一點”，比且這個高低的差別還會隨著消耗功率的大小發生變化，我們知道，一般的音頻信號線中傳輸的信號是很微弱的，這變化則足以使得信號線中傳輸的信號產生很大的變化。這變化除了產生失真外，也包含了一定的噪聲。并且，由于接地不良，空間輻射對于信號傳輸的影響也會加劇。

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