噪聲和TDMA噪聲

　　“噪聲”通常廣泛用于描述那些會使所需信號的純凈度產生失真的多余的電氣信號。一些類型的噪聲是無法避免的(例如被測信號幅值上的實際波動)，只能通過信號平均化和帶寬收縮技術來克服這類噪聲。另一種類型的噪聲(例如，射頻干擾和“接地回路”)能夠通過不同的技術來降低或者消除，包括濾波技術和仔細的接線設置以及器件位置擺放。最后，有一種噪聲，它起因于信號放大過程并能夠通過低噪聲放大器設計技術來削弱。盡管降低噪聲的技術是有效的，但總是希望從可免于噪聲干擾,并具有盡可能低的放大器噪聲的系統開始使用降噪技術。下面介紹的是影響電子電路的各種類型噪聲的簡單總結。

　　熱噪聲(或者Johnson噪聲或者白噪聲)與電阻中電子的熱擾動而體現出的溫度直接相關。在揚聲器或者麥克風的例子中，噪聲源是空氣分子的熱運動。

　　散粒噪聲是由于從表面發射或者從結點擴散的大量帶電載流子隨機的波動而造成的。該噪聲總是與直流電流相關聯，而與溫度無關，它主要存在于雙極性晶體管中。

　　閃爍噪聲(或者是1/f噪聲或粉紅噪聲)主要是由于硅表面玷污和晶格缺陷相關的陷阱造成的。這些陷阱隨機地捕獲和釋放載流子，并具有與工藝相關的時間常數, 產生了在能量聚集在低頻率處的噪聲信號。

　　炒爆噪聲(爆米花噪聲)的產生是因為重金屬離子玷污的存在，在一些集成電路和分離電阻中都會發現此類噪聲。在一些雙極性集成電路中，炒爆噪聲是由于發射區的太多摻雜而造成的。降低摻雜水平有可能完全消除炒爆噪聲。這是另一種類型的低頻噪聲。

　　雪崩噪聲是pn結中的齊納現象或者雪崩擊穿現象產生的一種噪聲類型。在雪崩擊穿發生時，反偏pn結耗盡層中的空穴和電子通過與硅原子的碰撞以獲得足夠的能量來產生空穴-電子對。

　　TDMA噪聲(“哼聲”)源于GSM蜂窩電話中產生的217Hz的頻率波形，當它耦合至音頻路徑和傳到揚聲器、聽筒或者麥克風時會產生可聽見的噪聲。下文會給出關于此類噪聲的詳細描述。

　　本應用指南將會明確說明客戶在GSM蜂窩電話設計過程中驅動單通道揚聲器時所遇到的TDMA噪聲難題。在深入研究如何將該噪聲最小化時，將會回顧一下橋接負載(BTL)單通道放大器工作的背景說明。在下面應用圖示中，所有的電阻都具有相等的R值(圖1)。

　　圖1. 橋接負載的單通道放大器

　　在該結構(圖1)中，一個輸入信號VIN加到放大器A1的反相輸入端并通過增益為0dB的放大。A1的輸出連接到揚聲器的一側和放大器A2的反相輸入端，同樣經過0dB增益放大。A2的輸出連接到揚聲器的另一端。因為A2的輸出同A1的輸出是180度反相的，A1和A2之間的最終差值VOUT，是單個放大器輸出幅值的兩倍。當給定正弦輸入信號, 比較單端放大器，該BTL結構有效地加倍輸出電壓，使得在相同負載下輸出功率增加為原來的四倍(圖2)。

　　圖2 橋接負載的輸出電壓
　　正如GSM蜂窩電話制造商所發現的，BTL單通道結構容易受到射頻信號的干擾(RFI)。這種干擾信號直接耦合到音頻路徑，使期望波形產生失真，聽起來是一種“哼聲”，被稱之為TDMA噪聲。GSM蜂窩電話使用TDMA(時分多址)時隙分享技術產生從800MHz至900MHz或者1800MHz至1900MHz的高功率RF信號。傳輸電流可以超過1A，在通話期間的脈沖重復速率為217Hz，脈沖寬度大約為0.5ms。如果電流脈沖耦合至音頻電路中，大量的217Hz諧波信號會產生聽到的“哼聲”。