このすべてのノイズとは何ですか？

人々はしばしば回路のノイズについて話します。格安のオペアンプはうるさい作成することができモーターを実行し、ノイズ電源で、回路とアナログ回路の多くは、信号対を扱うノイズ比（すなわち：維持しようとしたノイズフロアが低いが）。

私の直感では、ノイズは興味のない周波数の信号の存在であるということです（これは正しい場合もそうでない場合もあります）。しかし、このノイズの原因はわかりません。

電気ノイズはどのように表示されますか？何がそれを生成しますか？どうすれば取り除くことができますか？

興味のない周波数での電力の存在は簡単に除外できます。関心のある周波数での電力の存在が問題です。これはフィルターで除去できないためです。

ノイズにはいくつかの主な原因があります。しかし、それはあなたが話しているコンテキストに依存します-干渉やクロストークなどのことは、例えば信号対ノイズ比のコンテキストではノイズと見なすことができますが、「低ノイズアンプ」を構築するとき、これは固有のノイズ源を指します。

避けられないノイズの原因の1つは、熱ノイズです。絶対ゼロに座っていないオブジェクトは、黒体のように動作し、電磁放射を放射します。地上、建物などからの黒体放射が関心のある帯域に現れ、受信できる信号レベルに「床」を置くため、これは長距離RF通信の問題です。このノイズは約80 GHzまでほぼ平坦であるため、ノイズ電力は帯域幅と温度に単純に比例します。電子機器の熱雑音はジョンソン雑音と呼ばれます。ジョンソンノイズは、絶対ゼロになっていないために電子（または他の電荷キャリア）が揺れ動くことによって生成されます。これは、回路内の各抵抗器と直列の電圧源または並列の電流源としてモデル化できます。ジョンソンノイズは、帯域幅、温度、抵抗に比例します。

ショットノイズは、電荷がギャップ（真空管）を移動するとき、または半導体接合部（ダイオード、BJT）を移動するときに発生する非常に異なるタイプのノイズです。電荷キャリアは離散的であるため（カウントできます）、これらの量子化単位で電荷を測定する必要があります。電流が流れると、整数個の電荷キャリアが移動し、ランダムな間隔で到着します。大電流の場合、変動は非常に小さいため、基本的に検出できません。ただし、非常に小さな電流の場合、電流は一連の「パルス」で流れ、各電子に1つずつ流れます。その結果、低ノイズではショットノイズが大きな問題になります。ショットノイズは白です。つまり、周波数に依存せず、全体のノイズ電力は帯域幅に比例します。

フリッカーノイズ、つまり1 / fノイズは、別の種類のノイズです。これは、ジョンソンノイズとショットノイズに加えて、電子デバイスで発生します。フリッカーノイズは、ノイズパワーが周波数の逆数に比例するため、1 / fノイズと呼ばれます。低周波では高く、高周波では低くなります。一般に、フリッカーノイズはDCレベルに依存します。

アバランシェノイズなど、その他のノイズ源は少し一般的ではありません。アバランシェノイズは、アバランシェ降伏によって引き起こされます。雪崩降伏の間、流れる電子はより多くの電子を放出し、指数関数的に増加する電流を生成します。雪崩光検出器などのデバイスは、この効果を使用して、雪崩破壊の端でデバイスにバイアスをかけることにより、少数の光子を検出し、検出器に当たる少数の光子が破壊を引き起こすのに十分な電子を放出します。雪崩降伏中の電流は非常にノイズが多いです。実際、アバランシェダイオードがさまざまなRFコンポーネントをテストするためのRFノイズ源として使用されるのは非常にノイズが多いです。

クロストーク、干渉、相互変調も不要な信号の原因ですが、技術的にはノイズではありません。クロストークと干渉は、外部ソースからの不要な信号です。相互変調は非線形性から発生し、同じ媒体内の隣接するチャネルが互いの上に重ね合わされます。これは、多数のチャネルが互いに混ざり合って並行して送信しようとする場合の大きな問題です。通常、これは2 Fa-Fbです。たとえば、1 MHzで1 kHz間隔で2つのチャネルを送信する場合、1.000 MHzと1.001 MHzを送信しています。IMDは、2 * 1.000-1.001 = 0.999 MHzおよび2 * 1.001-1.000 = 1.002 MHzである程度の電力が得られることを意味し、同じ間隔で隣接するチャネルに干渉します。