电路设计在衡量传感器性能优劣方面占据着举足轻重的地位，毫无疑问，任何传感器都面临着信号微弱这个严峻挑战。因此，为了防止有用信号被噪声淹没，必须高度重视并强化传感器电路的抗干扰能力。首先，我们有必要深入探讨传感器电路中的噪声源，以便找到更为有效的降噪策略。综合来看，传感器电路产生噪音的原因多达七类：

低频噪声

    低频噪声主要源于内部导电微粒的不连续性。尤其值得注意的是碳膜电阻，其碳质材料内部包含众多微小颗粒，这些颗粒之间的连接并非连续，当电流经过时，电阻的导电率会随之发生变化，进而引发电流的波动，产生类似接触不良的闪爆电弧现象。此外，晶体管也可能产生类似的爆裂噪声和闪烁噪声，其产生机制与电阻中微粒的不连续性以及晶体管的掺杂程度密切相关。

半导体器件产生的散粒噪声

    半导体PN结两端势垒区电压的变化会导致累积在此区域的电荷数量发生改变，从而显现出电容效应。当施加正向电压逐渐增大时，N区的电子和P区的空穴会向耗尽区移动，这相当于对电容进行充电；而当正向电压减小至零时，电子和空穴会远离耗尽区，这相当于电容放电过程。当施加反向电压时，耗尽区的变化方向恰好相反。当电流流经势垒区时，这种变化会引发流过势垒区的电流产生微小的波动，从而产生电流噪声。其产生的噪声大小与温度、频带宽度△f呈现正比例关系。

高频热噪声

    高频热噪声是由导电体内电子的无规则运动所引发的。随着温度的升高，电子的运动愈发剧烈。导体内部电子的无规则运动会在其内部形成大量微小的电流波动，由于这种运动是随机的，因此其平均总电流为零。然而，当它作为一个元件（或者作为电路的一部分）被接入放大电路之后，其内部的电流便会被放大成为噪声源，尤其对于工作在高频频段内的电路而言，高频热噪声的影响更为显著。

    通常情况下，在工频范围内，电路的热噪声与通频带成正比，即通频带越宽，电路热噪声的影响也就越大。以一个1kΩ的电阻为例，若电路的通频带为1MHz，那么电阻两端的开路电压噪声有效值将达到4μV（设定温度为室温T=290K）。尽管从电动势上看，噪声似乎并不算大，但是假设将其接入一个增益高达106倍的放大电路之中，其输出噪声将高达4V，此时对电路的干扰将变得非常严重。

    热噪声则主要源于载流子随机的热力学移动过程中，经过晶体管内部三个区域内的体电阻以及连接它们的引线电阻时产生的能量噪动。

    人们通常所提及的晶体管中的电流，仅仅是一个平均值的概念。实际上，通过发射极注入基区的载流子数量，每时每刻都是有所差异的，这样的瞬息变化导致了发射极电流或者集电极电流存在着无章可循的波动现象，从而生成了散粒噪声这一特定类型的噪声。

    由半导体材料及其制造工艺水平所决定的晶体管表面清洁处理不佳所引发的噪声，我们称之为闪烁噪声。这种噪声与半导体表面的少数载流子复合过程密切相关，具体表现为发射极电流的起伏不定，其电流噪声谱密度与频率之间呈现出近似的反比例关系，也被称为1/f噪声。这类噪声主要在低频（千赫兹以下）区间发挥主导作用。

电阻器的噪声

    电阻的干扰因素主要来源于电阻内部的电感、电容效应以及电阻自身的热噪声。以一个阻值为R的实心电阻为例，它可以等效为电阻R、寄生电容C、寄生电感L的串联与并联组合。一般而言，寄生电容的数值约为0.1～0.5皮法，寄生电感的数值大约在5～8纳亨左右。当频率超过1兆赫兹之后，这些寄生电感电容的影响便不容忽视了。

    各种类型的电阻都会产生热噪声，一个阻值为R的电阻（或者晶体管的体电阻、场效应管的沟道电阻）在未接入电路之前，在带宽B内所产生的热噪声电压可以表示为：

    其中，k代表玻尔兹曼常数；T则表示绝对温度（单位：开尔文）。热噪声电压本身是一个非周期性变化的时间函数，因此，它的频率覆盖范围相当广泛。正因为如此，宽频带放大电路受到噪声的影响要远大于窄频带电路。

此外，电阻还可能产生接触噪声，其接触噪声电压可以表示为：

    其中，I表示流经电阻的电流均方根值；f表示中心频率；k则是与材料的几何形状有关的常数。由于Vc在低频段具有举足轻重的地位，因此它成为低频传感器电路的主要噪声源头。

集成电路的噪声

    集成电路的噪声干扰通常分为两种形式：一种是辐射式，另一种是传导式。这些噪声尖峰对位于同一交流电网中的其他电子设备可能造成严重的影响。噪声频谱范围可延伸至100兆赫兹以上。在实验室环境下，使用高频示波器（100兆赫兹以上）观测普通单片机系统板上某一集成电路电源与地引脚之间的波形，你将发现噪声尖峰的峰-峰值可高达数百毫伏乃至伏特级别。