Nhiễu điện trở là gì?

Nhiễu là hiện tượng không mong muốn đối với điện trở. Trong một số ứng dụng, đặc tính nhiễu rất quan trọng. Ví dụ, mạch khuếch đại độ lợi cao, mạch khuếch đại tụ điện và tín hiệu mức thấp. Nhiễu của điện trở thường được chỉ định bằng microvolt trên volt điện áp đặt vào cho băng thông 1 MHz. Nhiễu nhiệt là nguồn nhiễu chính đối với điện trở, phụ thuộc vào ba biến số: điện trở, nhiệt độ và băng thông. Mối quan hệ giữa ba tham số này được mô tả bằng công thức:

Trong đó E là mức nhiễu RMS tính bằng vôn, R là điện trở tính bằng ôm, k là hằng số Boltzmann, T là nhiệt độ tính bằng Kelvin và ΔF là băng thông tính bằng Hertz. Phương trình cho thấy mức nhiễu có thể giảm bằng cách giảm điện trở, nhiệt độ hoặc băng thông. Biết hằng số Boltzmann, công thức được đơn giản hóa thành:

Trong đó E là điện áp nhiễu tính bằng nanovolt, R tính bằng kiloohm và ΔF tính bằng kilohertz.

Sự nhiễu loạn nhiệt và điện.

Có hai loại nhiễu: nhiễu nhiệt và nhiễu điện. Để hiểu rõ hơn về các nguyên lý này, chúng ta sẽ có những giải thích chi tiết hơn. Trong tất cả các vật liệu, các electron luôn chuyển động. Khi nhiệt độ tăng, chuyển động này cũng tăng lên. Sự rung động của các electron tạo ra một tín hiệu điện liên tục thay đổi tại các đầu cực của linh kiện. Vì những rung động này hoàn toàn ngẫu nhiên, nên tín hiệu điện đó chính là nhiễu, cụ thể là nhiễu nhiệt hay nhiễu Johnson. Đây là nguyên nhân chính gây ra nhiễu trong điện trở. Nhiễu nhiệt duy trì ổn định trên một dải tần số rộng, trong khi nhiễu điện giảm khi tần số tăng. Nhiễu nhiệt tăng khi điện trở tăng, trong khi nhiễu điện giảm.

Tiêu chuẩn tiếng ồn

Phương pháp đo nhiễu dòng điện của điện trở được quy định trong tiêu chuẩn IEC 60195, cho phép so sánh các sản phẩm từ các nhà sản xuất khác nhau. Nhiễu dòng điện của điện trở được mô tả bằng chỉ số nhiễu dòng điện với mã số.

Điện trở nhiễu thấp

Điện trở màng mỏng, điện trở lá kim loại và điện trở dây quấn có khả năng giảm nhiễu tốt hơn các loại khác và do đó thường được sử dụng trong các ứng dụng khuếch đại nhiễu thấp. Điện trở composite carbon và điện trở màng dày là những loại kém nhất do mức độ nhiễu cao từ cấu trúc và vật liệu của chúng.

Những lưu ý về nhiễu từ điện trở trong các ứng dụng.

Trong mọi mạch khuếch đại, điện trở đầu vào vô cùng quan trọng. Bất kỳ nhiễu nào ở đầu vào đều được khuếch đại đến mức tối đa; do đó, điều cần thiết là phải chọn một điện trở có nhiễu thấp ở tầng đầu tiên, cũng như một điện trở có giá trị thấp. Tuy nhiên, các điện trở tải hoặc điện trở hồi tiếp trong mạch khuếch đại là không cần thiết, vì độ khuếch đại từ điện trở cao lớn hơn độ khuếch đại từ mức nhiễu cao hơn. Vì nhiễu nhiệt phụ thuộc vào nhiệt độ, nên việc làm mát tầng đầu vào rất hiệu quả trong việc giảm nhiễu.