有源降噪

有源降噪的儀器系統(tǒng)主要包括傳聲器、放大器、調(diào)相裝置、功率放大器和揚聲器。它是一種能夠減少傳聲器鄰區(qū)聲壓的電聲負(fù)反饋系統(tǒng)。傳聲器將所接收到的聲壓轉(zhuǎn)變?yōu)橄鄳?yīng)的電壓，通過放大器把電壓放大到反相裝置所要求的輸入電壓，經(jīng)反相裝置將這個電壓的相位改變180°,送給功率放大器,功率放大后推動揚聲器使其產(chǎn)生與原來的聲壓大小相等而相位相反的聲壓，這兩個聲壓彼此相互抵銷，達(dá)到降低噪聲的目的。為了有效地實現(xiàn)反聲作用，使用的各種設(shè)備應(yīng)分別滿足下述要求：

①傳聲器：在使用頻率范圍內(nèi)，作用聲壓和輸出電壓的相位改變應(yīng)很小；有恒定的比例關(guān)系，即有平直的頻響特性；靈敏度要高。

②揚聲器：放大器的輸出變壓器和揚聲器耦合時，電壓常產(chǎn)生相當(dāng)大的相位變化。為避免這種現(xiàn)象，反聲技術(shù)所用的揚聲器最好采用阻抗較高、而且用無變壓器的直接耦合式的聯(lián)結(jié)。為保證反聲系統(tǒng)所用的揚聲器為簡單輻射器，應(yīng)安裝在內(nèi)壁有高效率吸聲處理的揚聲匣內(nèi)。為使揚聲器在規(guī)定的頻率范圍內(nèi)基本上保持平直的頻響特性，可在其磁場結(jié)構(gòu)的后部，加一層綢緞類的多孔性聲阻。

③放大線路：要求頻率響應(yīng)平直，各級的相位變化不大；各級間不出現(xiàn)再生和正反饋。為了避免，可用使輸出信號隨頻率增加而下降的辦法。

有源降噪技術(shù)自1947年H.F.奧爾森首次提出后，引起很多人的興趣。除在較小范圍內(nèi)用于降低低頻噪聲（如機(jī)床旁工人耳邊、飛機(jī)座艙駕駛員頭部附近等），或在較大范圍內(nèi)用于降低簡單聲源（如大變壓器站、大加壓站等）的噪聲以外，并未普遍應(yīng)用。把有源降噪技術(shù)應(yīng)用到較大范圍內(nèi)的問題尚在探討。例如，有人利用惠更斯原理，在噪聲源的近場區(qū)產(chǎn)生惠更斯子波，以期在遠(yuǎn)場區(qū)達(dá)到降聲的目的 。

負(fù)反饋的原理不但可用來控制噪聲，還可用于控制振動和混響。

利用電子線路和擴(kuò)聲設(shè)備產(chǎn)生與噪聲的相位相反的聲音──反聲，來抵銷原有的噪聲而達(dá)到降噪目的的技術(shù)，也稱為反聲技術(shù)。用于有源降噪的儀器設(shè)備稱為電子吸聲器或電子消聲器。有源降噪技術(shù)和利用吸聲材料將聲能轉(zhuǎn)變?yōu)闊崮艿慕翟爰夹g(shù)相比，其原理截然不同。

從本質(zhì)上來講，有源降噪相當(dāng)于在原系統(tǒng)中引入了一部分負(fù)反饋的電路（開環(huán)或者閉環(huán)都有），從而在實際輸出時可以大幅削弱原來噪聲信號的幅度、功率與分貝，達(dá)到實際降噪的目的。原理核心思想就是反饋與系統(tǒng)的自穩(wěn)定原理。

有源降噪系統(tǒng)在理想的條件下所能達(dá)到的降噪效果。但環(huán)境中的噪聲頻率的成分很復(fù)雜且強(qiáng)度隨時間起伏，往往在某些頻段和位置上的噪聲被抵銷,而在另外一些頻段和位置上卻有所增加,難以達(dá)到理想的效果。

利用恒流源代替放大電路中的負(fù)載，就構(gòu)成有源負(fù)載放大電路。這種放大電路不僅單級電路電壓放大倍數(shù)高，還可以改善放大電路的其他性能。因此，這種有源負(fù)載放大電路已成為模擬集成電路設(shè)計特色之一。

有源負(fù)載共射放大電路的基本形式。T是共射放大級，PNP型管T1 、T2及電阻組成恒流源電路。此時，放大電路的負(fù)載為有源器件T2，故稱為有源負(fù)載放大電路。

由于 為恒流源輸出電阻ro與負(fù)載電阻RL的并聯(lián)值，只要RL足夠大，這種電路的電壓放大倍數(shù)可高達(dá)幾千倍。而且放大倍數(shù)與負(fù)載兩端直流壓降（或Ic）無關(guān)。

帶恒流源負(fù)載的差動放大電路。T1 、T2組成帶恒流源的差動放大電路，T3、T4 組成鏡像恒流源電路，作為差動放大電路的有源負(fù)載。這種差動放大電路不僅電壓放大倍數(shù)大，而且共模輸入電壓范圍也大。

當(dāng)uid輸入時，T1 管集電極電流為IC1，T2 管集電極電流為 - IC2，且- IC2 = IC1 ；當(dāng)T1管集電極電流增加的同時，T3 管電流必然也增加，且IC1 = IC3；由于IC3與IC4 為鏡像關(guān)系，即IC3= IC4，這樣流過負(fù)載的電流

IL = IC4 - IC2 = IC3- IC2= IC1- IC2 = 2 IC1；即負(fù)載中得到的是單端輸出信號電流的兩倍，也就是等于雙端輸出時的信號電流。這表明恒流源負(fù)載差動放大電路還能在不降低放大倍數(shù)和共模抑制比的前提下，將雙端輸出變?yōu)閱味溯敵觯瑢崿F(xiàn)單端化。

編輯

利用恒流源代替放大電路中的負(fù)載，就構(gòu)成有源負(fù)載放大電路。這種放大電路不僅單級電路電壓放大倍數(shù)高，還可以改善放大電路的其他性能。因此，這種有源負(fù)載放大電路已成為模擬集成電路設(shè)計特色之一。

T是共射放大級，PNP型管T1 、T2及電阻組成恒流源電路。此時，放大電路的負(fù)載為有源器件T2，故稱為有源負(fù)載放大電路。

由于 為恒流源輸出電阻ro與負(fù)載電阻RL的并聯(lián)值，只要RL足夠大，這種電路的電壓放大倍數(shù)可高達(dá)幾千倍。而且放大倍數(shù)與負(fù)載兩端直流壓降（或Ic）無關(guān)。

T1 、T2組成帶恒流源的差動放大電路，T3、T4 組成鏡像恒流源電路，作為差動放大電路的有源負(fù)載。這種差動放大電路不僅電壓放大倍數(shù)大，而且共模輸入電壓范圍也大。

當(dāng)uid輸入時，T1 管集電極電流為IC1，T2 管集電極電流為 - IC2，且- IC2 = IC1 ；當(dāng)T1管集電極電流增加的同時，T3 管電流必然也增加，且IC1 = IC3；由于IC3與IC4 為鏡像關(guān)系，即IC3= IC4，這樣流過負(fù)載的電流

IL = IC4 - IC2 = IC3- IC2= IC1- IC2 = 2 IC1；即負(fù)載中得到的是單端輸出信號電流的兩倍，也就是等于雙端輸出時的信號電流。這表明恒流源負(fù)載差動放大電路還能在不降低放大倍數(shù)和共模抑制比的前提下，將雙端輸出變?yōu)閱味溯敵?，實現(xiàn)單端化。