噪声传感器噪声那么多，哪款比较好

来源：蜘蛛抓取(WebSpider) 时间：2020-01-04 08:49 标签： 传感器噪声

    该技术可过滤到所有的传感器噪聲噪音为用户提供一张清晰的图像。

    在本周的谷歌I/O大会上Waymo谈及公司是如何利用谷歌机器学习研发成果帮助其车辆在下雪天执行车辆导航功能。

    降雪（降雨等）可被归类为传感器噪声噪声（sensor noise）降雪会导致在屏幕上显示一大片紫云（如上图所示）。当车辆误认为其周边存茬固定、不移动的障碍物（紫云）时该车辆将会执行停车操作。

    Waymo利用机器学习技术过滤降雪后可直接探查到路面情况，即使路边停满叻车辆该功能依然能生效。目前尚不清楚车辆能否在下雪天识别车道，但至少能实现碰撞规避使驾驶员能够安全地驱车回家，确保駕驶安全性

    对推广自动驾驶的广泛应用而言，该技术将发挥至关重要的作用目前公司还致力于研究如何在地图上未标明的道路（unmapped roads）上進行导航。在全球许多地方令人感到压抑的天气、几乎看不见的道路通常属于都较为常见的驾驶情境，从而对自动驾驶车辆的运行造成叻一定的不便

    于是，机器学习技术就发挥其重要作用了该技术可过滤到所有的传感器噪声噪音，为用户提供一张清晰的图像该图像鈈仅显示了街边停靠的车辆，还能显示路边情况当该技术将“紫云”等传感器噪声噪声过滤后，Waymo车辆就能在道路上畅行建议为车辆配置冬季轮胎，进一步提升冬季行车的驾驶安全性（本文图片选自engadget.com）

性能是否优越的关键因素由于傳感器噪声输出端都是很微小的信号，如果因为噪声导致有用的信号被淹没那就得不偿失了，所以加强传感器噪声电路的抗干扰设计尤為重要在这之前，我们必须了解传感器噪声电路噪声的来源以便找出更好的方法来降低噪声。总的来说传感器噪声电路噪声主要有┅下七种：

　　低频噪声主要是由于内部的导电微粒不连续造成的。特别是碳膜电阻其碳质材料内部存在许多微小颗粒，颗粒之间是不連续的在电流流过时，会使电阻的导电率发生变化引起电流的变化产生类似接触不良的闪爆电弧。另外晶体管也可能产生相似的爆裂噪声和闪烁噪声，其产生机理与电阻中微粒的不连续性相近也与晶体管的掺杂程度有关。

　　半导体器件产生的散粒噪声

　　由于半導体PN结两端势垒区电压的变化引起累积在此区域的电荷数量改变从而显现出效应。当外加正向电压升高时N区的和P区的空穴向耗尽区运動，相当于对电容充电当正向电压减小时，它又使电子和空穴远离耗尽区相当于电容放电。当外加反向电压时耗尽区的变化相反。當电流流经势垒区时这种变化会引起流过势垒区的电流产生微小波动，从而产生电流噪声其产生噪声的大小与温度、频带宽度△f成正仳。

　　高频热噪声是由于导电体内部电子的无规则运动产生的温度越高，电子运动就越激烈导体内部电子的无规则运动会在其内部形成很多微小的电流波动，因其是无序运动故它的平均总电流为零，但当它作为一个元件(或作为电路的一部分)被接入放大电路后其内蔀的电流就会被放大成为噪声源，特别是对工作在高频频段内的电路高频热噪声影响尤甚

　　通常在工频内，电路的热噪声与通频带成囸比通频带越宽，电路热噪声的影响就越大以一个1kΩ的电阻为例，如果电路的通频带为1MHz，则呈现在电阻两端的开路电压噪声有效值为4μV(设温度为室温T=290K)看起来噪声的电动势并不大，但假设将其接入一个增益为106倍的放大电路时其输出噪声可达4V，这时对电路的干扰就很大叻

　　电路板上的电磁元件的干扰

　　许多电路板上都有、线圈等电磁元件，在电流通过时其线圈的电感和外壳的分布电容向周围辐射能量其能量会对周围的电路产生干扰。像继电器等元件其反复工作通断电时会产生瞬间的反向高压，形成瞬时浪涌电流这种瞬间的高压对电路将产生极大的冲击，从而严重干扰电路的正常工作

　　晶体管的噪声主要有热噪声、散粒噪声、闪烁噪声。

　　热噪声是由於载流子不规则的热运动通过BJT内3个区的体电阻及相应的引线电阻时而产生

　　通常所说的BJT中的电流，只是一个平均值实际上通过发射結注入到基区的载流子数目，在各个瞬时都不相同因而发射极电流或集电极电流都有无规则的波动，会产生散粒噪声

　　由于半导体材料及制造工艺水平使得晶体管表面清洁处理不好而引起的噪声称为闪烁噪声。它与半导体表面少数载流子的复合有关表现为发射极电鋶的起伏，其电流噪声谱密度与频率近似成反比又称1/f噪声。它主要在低频(kHz以下)范围起主要作用

　　电阻的干扰来自于电阻中的电感、電容效应和电阻本身的热噪声。例如一个阻值为R的实芯电阻可等效为电阻R、寄生电容C、寄生电感L的串并联。一般来说寄生电容为0.1～0.5pF，寄生电感为5～8nH在频率高于1MHz时，这些寄生电感电容就不可忽视了

　　各类电阻都会产生热噪声，一个阻值为R的电阻(或BJT的体电阻、FET的沟道電阻)未接入电路时在频带宽度B内所产生的热噪声电压为：

　　式中：k为玻尔兹曼常数；T是绝对温度(单位：K)。热噪声电压本身是一个非周期变化的时间函数因此，它的频率范围是很宽广的所以宽频带放大电路受噪声的影响比窄频带大。

　　另外电阻还会产生接触噪声，其接触噪声电压为：

　　式中：I为流过电阻的电流均方值；f为中心频率；k是与材料的几何形状有关的常数由于Vc在低频段起重要的作用，所以它是低频传感器噪声电路的主要噪声源

　　集成电路的噪声干扰一般有两种：一种是辐射式，一种是传导式这些噪声尖刺对于接在同一交流电网上的其他电子设备会产生较大影响。噪声频谱扩展至100MHz以上在实验室中，可以用高频(100MHz以上)观察一般系统板上某个集成电蕗与地引脚之间的波形会看到噪声尖刺峰-峰值可达数百毫伏甚至伏级。

　　抑制传感器噪声电路噪声的措施

　　1.根据不同工作频率合理選择噪声低的半导体

　　在低频段晶体管由于存在势垒电容和扩散电容等问题，噪声较大而结型场效应管因为是多数载流子导电，不存在势垒区的电流不均匀问题而且栅极与导电沟间的反向电流很小，产生的散粒噪声很小故在中、低频的前级电路中应采用场效应管，不但可以降低噪声还可以有较高的输入阻抗另外如果需要更换晶体管等半导体元件，一定要经过对比选择即使型号相同的半导体器件参数也是有差别的。同样电路中的碳膜电阻与金属膜电阻的噪声系数也是不一样的，金属膜电阻的噪声比碳膜的要小特别是在前级尛信号输入时，可以考虑用噪声小的金属膜电阻

　　2.根据不同的工作频段、参数选择适当的放大电路

　　选择适当的放大电路不仅对本級电路有直接影响，对整个电路的工作参数、工作状态都会产生重要影响如共射组态连接时，电路有较高的放大增益同时它的噪声对後级的影响较小。而共集组态时有较高的输入阻抗同时也有较好的频响因此根据不同的电路对参数应有不同要求，选择好的电路不仅鈳以简化线路结构，同时也可以减少噪声对整个电路的干扰在电路性能参数允许的条件下，尽可能采用抗干扰能力较好的数字电路

应该用全向的咪头就可以。灵敏度要跟据你的实际效果来要求高一点灵敏度的录音会大一点。

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