先简单了解一下白噪声,白噪声(White Noise)的名字来源于白色光,因为白色光是由所有可见光波长的均匀混合组成的。白噪声是一种随机信号或声音,其特点是功率谱密度在整个频率范围内是均匀分布的。也就是说白噪声包含了所有频率的声音,且每个频率的强度相等。白噪声存在于现实生活中,听起来像是持续的“嘶嘶”声,比较常见的白噪声如电视或收音机没信号时的声音、风扇的嗡嗡声,或者瀑布的水流声等等。因为白噪声频率分布均匀,常被用来掩盖其他噪音,帮助人们放松、专注或入睡。
这是一张外国电子网站看到的图,是一个简单的白噪声发生电路。有两个版本。一个是齐纳稳压二极管和NPN管组成,另一个则用了2个NPN管组成,其中一个三级管只用了BE极的PN结,相当于替代了一个齐纳二极管。该电路的主要原理就是利用齐纳二极管反向击穿时发生齐纳效应并由此产生白噪声。
电路12V上电,电容C1两端电压不能突变,正极电压为0,Q1截止,电容C1进入充电状态,此时OUTPUT输出电压约为11V,然后C1正极电压开始上升,上升到0.7V以上时,D1反向开始有电流流过,Q1开始导通,OUTPUT输出电压变低,当D1负极电压到达7.5V左右时,D1处于稳压状态,因三极管的放大和反馈作用,输出端电压会稳定于8V左右,因D1反向偏置会发生齐纳效应,电流会有随机的小幅度波动,也就是电流产生了白噪声,这个噪声也随之被三极管放大输出,噪声的幅度大小也会因稳压二极管型号不同而有差异。
下图是根据手头上现有的元件绘制的一个实验电路图。噪声源使用一个8050,让EB极的PN结处于反向偏置,通过R1的100K,流过约10uA的电流,通过C1的0.1uF耦合以放大部分。放大电路使用8050,固定式偏置,CE极的静态工作点在3.25V,Q2的放大倍数大约是200左右,也可以调整R2和R3让工作点更接近于电源中点,或使用电压负反馈偏置等。
电路实际输出的波形如下图。峰峰值大约为1.1V,直接接入到小型有源音箱,白噪声效果不错。
实验视频
20250324