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第 6、 8、9 章作业参考答案 （此参考答案摘录了张露、林力、邬智翔、杨纯等同学的作业答案，特此声明） 第六章 1、主要的固有噪声源有哪些？产生的原因、表达式和式中各项的意义是什么？ 答：主要的固有噪声源有热噪声、散弹噪声、产生 -复合噪声、 1/f 噪声和温度噪声等。下面 分类叙述： （1）、热噪声。 当某电阻处于环境温度高于绝对零度的条件下， 内部杂乱无章的自由电子的 热运动将形成起伏变化的噪声电流， 其大小与极性均在随机变化着， 且长时间的平均值等于 零。热噪声常用噪声电流的均方值 I nT2 表示，如下式： I nT2 ( 4kT f ) R 式中 R 为所讨论元件的电阻值， k 为玻尔兹曼常数， T 为电阻所处环境的绝对温度， f 为 所用测量系统的频带宽度。 （2）、散弹噪声 元器件中有直流电流通过时微观的随机起伏 （如光电倍增管光阴极的电子发射， 光伏器件中 穿过 PN 结的 载流子涨落等） 形成散弹噪声并叠加在直流电平上。 散弹噪声的电流均方值为： I nsh2 2qI f 式中 q 为电子电荷， I 为流过电流的直流分量。散弹噪声与电路频率无关，是一种白噪声。 （3）、产生 -复合噪声（ g-r 噪声） 光电到探测器因光 （或热） 激发产生载流子和载流子复合这两个随机性过程引起电流的随机 起伏，形成产生 -符合噪声。该噪声的电流均方值为： 2 4qI ( / e ) f I n 1 4 2 f 2 2 式中 I 为流过光电导器件的平均电流， 为载流子的平均寿命， e 为载流子在光电导器件内 电极间的平均漂移时间， f 为测量电路的带宽。产生符合噪声与频率 f 有关，不是白噪声。 但当 4 2 f 2 2 1 ，即在低频条件下时，公式可简化为 I n2 4qI ( / e ) f 此时可认为它是近似的白噪声。 4） 1/f 噪声 1/f 噪声又成为闪烁噪声， 通常是由于元器件中存在局部缺陷或杂质而引起的。 经验公式为： I n2  k1 I  f / f 式中 k1 为元件固有参数， 为与元器件电流有关的常数，通常取为 2； 为与元器件材料性 质有关的系数， 常取为 1。1/f 噪声的电流均方值与电路频率 f 近似成反比， 因此不是白噪声。 噪声功率谱集中在低频，因而又称为低频噪声。 5）温度噪声 热敏器件因温度起伏引起的噪声称为温度噪声，用温度起伏的均方值表示： T 2 4kT 2 f n G (1 2 r 2 ) Q 式中 k 是波尔兹曼常数， T 是热敏器件的绝对温度， GQ 为器件的热导。该噪声对热敏器件 的影响很大。 2、在室温 27°C 下 10k 的电阻，当测试系统带宽为 10Hz 时，计算热噪声电压 和电流的均方根值。（个别同学将均方值和均方根值弄混了） 答： I nT2 4kT f 4 1.38 10 23 300 10 1.656 10 23 ， I nT 4.07 10 12 ( A) R 10 10 3 EnT2 4kTR f 4 1.38 10 23 300 10 104 1.656 10 15 , EnT 4.07 10 8 (V ) 3、某探测器的灵敏度为 100mA/lm，敏感面积为 36mm2，暗电流为 10uA，当入射光照度为 100lx、测试系统带宽为 100Hz 时，求散粒噪声的均方值。 解： IR R E A 100 100 36 10 6 0.36mA I p I I d 0.36 0.01 0.37mA I 2 np 2qI p f 2 1.6 10 19 0.37 10 3 100 1.184 10 20 (A2 ) 4、产生 -复合噪声在什么条件下可视为白噪声？ 答：产生 -复合噪声的电流均方值方程为： I n24qI ( / e ) f 1 4 2 f 2 2 2 2 4 f1 ，即在低频条件下时，公式可简化为 I n2 4qI ( / e ) f 此时可认为它是近似的白噪声。 5、等效噪声带宽、等效噪声电阻、等效噪声温度的定义各是什么？ 答：等效噪声带宽是噪声量的一种等效表示形式， 可定义为 1 AP ( f )D ( f )df ，式中 f f 0 Ap 为等效噪声带宽， AP ( f ) 为放大器或网络的相对功率增益， Ap 是放大器或网络功率增益的 最大值， D( f ) 为等效于网络输入端的归一化噪声功率谱。 等效噪声电阻是噪声量的一种等效表示形式， 为了计算和分析的方便， 把各种不同起因不同 类型的噪声用一个电阻的热噪声来等效。 等效噪声温度是噪声量的一种等效表示形式， 将各噪声等效为放大器输入源电阻因等效升温 而附加的热噪声。 、习题