Шум треперења: рад, елиминисање, разлике и његове примене

Испробајте Наш Инструмент За Елиминисање Проблема





Постоје различити извори буке у оп-амп ( операциони појачавач ) али најмистериознији извор буке је шум треперења. Ово је узроковано неправилностима у проводној траци и шумом због струја пристрасности у транзисторима. Овај шум се повећава обрнуто кроз фреквенцију, па се често назива 1/ф шум. Овај шум је присутан и даље на вишим фреквенцијама; међутим други извори буке у оп-појачалу почињу да контролишу, супротстављајући се ефектима шума 1/ф. Ова бука ће утицати на сву електронику као што је радна појачала али, овај извор буке нема ограничења у оквиру нискофреквентних система за прикупљање података. Да би се обезбедиле најбоље перформансе једносмерне струје као што су ниски помаци и ниски почетни помаци, појачала са нултим помаком такође имају додатну предност да елиминишу шум треперења, што је веома важно за апликације ниске фреквенције. Овај чланак говори о прегледу шум треперења – рад и његове примене.


Шта је дефиниција треперења/шума треперења?

Шум треперења или шум 1/ф је врста електронске буке која се једноставно јавља у скоро свим електронским уређајима и може имати разне друге ефекте као што су нечистоће унутар проводног канала, генерисање и рекомбинациони шум унутар транзистора због базне струје. Овај шум се често назива ружичасти шум или 1/ф шум. Ова бука се углавном јавља у свим електронским уређајима и има различите узроке иако су они генерално повезани са током једносмерне струје. Значајан је у многим електронским областима и значајан је у осцилаторима који се користе као РФ извори.



Овај шум је такође познат као нискофреквентни шум јер ће се спектрална густина снаге овог шума повећати када се фреквенција повећа. Овај шум се може нормално посматрати на испод неколико КХз. Опсег фреквентног шума креће се од 10 МХз до 10 Хз.

Једначина шума треперења

Шум треперења се једноставно јавља у скоро свим електронским компонентама. Дакле, овај шум се помиње у вези са полупроводничким уређајима као што су транзистори и посебно МОСФЕТ уређаја. Ова бука се може изразити као



С(ф) = К/ф

Принцип рада треперења буке

Шум треперења ради тако што повећава укупни ниво буке изнад нивоа термичког шума, који је присутан у свим отпорницима. Ова бука се једноставно налази у дебелом филму и отпорници са саставом угљеника , где год је познат као вишак буке, Насупрот томе, отпорници намотани у жице имају најмању количину шума треперења.

  ПЦБВаи

Ову буку могу изазвати носиоци набоја који су заробљени и насумично пуштени између интерфејса два материјала. Стога се овај феномен обично јавља у полупроводницима који се користе у инструментационим појачавачима за снимање електричних сигнала.

Овај шум је једноставно пропорционалан супротном од фреквенције. У многим апликацијама као што су РФ осцилатори, постоје многи региони у којима шум доминира и други региони где год доминирају бели шум из извора као што су шум и термални шум. Генерално, овај шум на ниским фреквенцијама доминира правилно дизајнираним системом.

Уклањање 1/Ф буке

Генерално, сецкање или Цхоппер стабилизацијска техника се користи за смањење офсет напона појачавача. Али, пошто је шум треперења близу шума ниске фреквенције једносмерне струје, онда се и он ефикасно смањује коришћењем ове технике. Ова техника једноставно функционише тако што сеци или наизменично и/п сигнале у и/п фази и након тога поново сецкањем сигнала у о/п фази. Дакле, ово је једнако модулација са квадратним таласом.

  АДА4522-2 Блок дијаграм за шум треперења
АДА4522-2 Блок дијаграм за шум треперења

У горњем блок дијаграму АДА4522, и/п сигнал се може једноставно модулирати на фреквенцију сечења на ЦХОП-у ИН фаза. И/п сигнал на ЦХОП-у ОУТ степен се синхроно демодулира назад на своју почетну фреквенцију и у исто време, шум треперења и офсет и/п степена појачала се једноставно модулишу на фреквенцију сецкања.

Поред смањења оригиналног офсет напона, смањена је промена унутар офсета и напона заједничког мода, што обезбеђује веома добру линеарност једносмерне струје и висок ЦМРР (однос одбијања заједничког мода). Сецкање такође смањује одступање напона и температуру, због чега се појачало које користи сецкање често назива појачало са нултим помаком. Овде, једна главна ствар коју треба да узмемо у обзир је да појачала са нултим помаком уклањају само шум треперења појачала. Било који шум треперења из различитих извора као што је сензор проћи ће кроз непромењено.

Компромис који се користи за сецкање је то што он поставља комутационе артефакте на излаз и повећава струју улазног преднапона. На излазу појачала, таласање и кварови су видљиви када се посматрају на осцилоскопу, а шиљци шума су видљиви у спектралној густини шума када се посматрају помоћу анализатора спектра. Од аналогних уређаја, најновија појачала са нултим помаком као што је АДА4522 фамилија појачала са нултим помаком, користе патентирани офсет и круг петље корекције таласања да би се смањили артефакти пребацивања.

Сецкање се такође користи за АДЦ и инструментациони појачивачи . Сецкање се користи да елиминише овај шум у различитим уређајима као што су АД8237 истински раил-то-раил, АД7124-4 са ниским шумом и ниском снагом, инструментално појачало са нултим помаком, 24-битни Σ-Δ АДЦ, 32-битни Σ-Δ АДЦ , АД7177-2 ултраниска бука, итд.

Један од главних недостатака коришћења модулације квадратног таласа је да ови таласи имају различите хармонике. Дакле, шум на сваком хармонику ће бити демодулисан у ДЦ назад. Уместо тога, ако користимо модулацију синусног таласа, онда је ово много мање осетљиво на шум и може побољшати изузетно мале сигнале у великом шуму, иначе присуство сметњи. Дакле, овај приступ се користи кроз појачала са закључавањем.

Разлика између топлотног шума и треперења буке

Разлика између топлотног шума и буке треперења је објашњена у наставку.

Тхермал Ноисе

Флицкер Ноисе

Бука која настаје термичким мешањем електрона у електричном проводнику у равнотежи је позната као термални шум. Бука коју изазивају насумично заробљени и ослобођени носиоци набоја између два интерфејса материјала позната је као шум треперења.
Ова бука је такође позната као Џонсонова бука, Најквистова бука или Џонсон-Најквистова бука. Овај шум је такође познат као шум 1/ф.
Топлотни шум се јавља увек када струја тече кроз отпорник.

Овај шум се обично јавља у полупроводницима који се користе у инструментационом појачалу за снимање различитих електричних сигнала.
Интензитет топлотне буке ће бити смањен компонентама нижег паразитног отпора. Овај интензитет буке ће се смањити помоћу чопера или методе стабилизације чопера, где год се смањи напон помака појачала.
Топлотни шум се може уклонити нормализацијом повратног расејања сигнала у комплетној САР слици, што је неопходно и за квантитативно и за квалитативно коришћење САР података. Овај шум се може уклонити различитим техникама као што су наизменична ексцитација и сецкање.

Шта је шум треперења у МОСФЕТ-у?

МОСФЕТ-ови имају високу граничну фреквенцију (фц) попут опсега ГХз БЈТс & ЈФЕТ-ови имају нижу граничну фреквенцију попут 1 кХз. Генерално, ЈФЕТ-ови на ниским фреквенцијама показују више шума у ​​поређењу са БЈТ-овима и могу имати висок 'фц' попут неколико кХз и нису пожељни за шум треперења.

Предности и мане

Тхе предности треперења шума укључи следеће.

  • То је нискофреквентни шум, тако да ако се фреквенција повећа онда ће се овај шум смањити.
  • То је инхерентна бука у полупроводничким уређајима која се односи на процедуру производње и физику уређаја.
  • Ефекти се обично примећују на ниским фреквенцијама унутар електронских компоненти.

Тхе недостаци треперења буке укључи следеће.

  • У било ком прецизном ДЦ сигналном ланцу, овај шум може ограничити перформансе.
  • Укупни ниво буке се може повећати у односу на ниво термичке буке код свих типова отпорника.
  • Зависна је од фреквенције.

Апликације

Тхе примена шума треперења е укључују следеће.

  • Ова бука се налази у неким пасивним уређајима и свим активним електронским компонентама.
  • Овај феномен се обично јавља у полупроводницима који се углавном користе за снимање електричних сигнала у инструментационим појачавачима.
  • Овај шум у БЈТ-овима одређује ограничења за појачавање уређаја.
  • Овај шум се јавља у отпорницима састава угљеника.
  • Генерално, овај шум се јавља у активним уређајима јер пуњење има насумично понашање.

К). Зашто се шум треперења сматра ружичастим?

Ружичасти шум се назива и шум треперења јер се његова спектрална густина снаге смањује за 3 дБ по октави. Дакле, снага опсега ружичастог шума је обрнуто пропорционална фреквенцији. Када је фреквенција већа, онда је и снага мања.

П), Како да се решим трепереће буке?

Овај шум се може ефикасно смањити помоћу технике стабилизације чопера где се смањује напон помака појачала.

К). Како се мери шум треперења?

Мерење шума треперења у струји или напону може се обавити слично другим врстама мерења шума. Инструмент анализатор спектра узорковања узима узорак у коначном времену из буке и израчунава Фуријеову трансформацију кроз ФФТ алгоритам. Ови инструменти не раде на ниским фреквенцијама да би у потпуности измерили овај шум. Дакле, инструменти за узорковање су широкопојасни и имају висок шум. Они могу смањити шум коришћењем вишеструких трагова узорка и њиховим усредњавањем. Инструменти за анализатор спектра конвенционалног типа и даље имају супериорни СНР због њиховог ускопојасног аквизиције.

Дакле, ово је преглед шума треперења – рад са апликацијама. Карактеристике шума треперења су; овај шум се повећава када се фреквенција смањује, овај шум је повезан са једносмерном струјом унутар електронских уређаја и укључује исти садржај снаге у свакој октави. Ево питања за вас шта је бели шум?