Шум пуцања је први развио немачки физичар „Валтер Шотки“ који је одиграо главну улогу у ширењу теорије емисије електрона и јона. Док је радио на термоелектронским вентилима или вакуумским цевима, приметио је да чак и када су уклоњени сви спољни извори буке остају две врсте буке. Један који је утврдио је резултат температуре који је познат као термални шум, док је преостали шум пуцњаве. Ин електрична кола , постоје различити типови извора буке као што су Џонсонов/термални шум, шум при снимању, 1/ф шум или Пинк/Трепер шум. Овај чланак разматра преглед а пуцњава – рад са апликацијама.

Шта је бука пуцњаве?

Врста електронске буке која се ствара дискретном природом електричног набоја позната је као шум пуцња. У електронским колима, овај шум има насумичне флуктуације једносмерне струје јер стварна струја има ток електрона. Ова бука је приметна углавном у полупроводнички уређаји као што су диоде Шоткијеве баријере, ПН спојеви и тунелски спојеви. За разлику од термичког шума, овај шум углавном зависи од протока струје и очигледнији је код ПН тунелских спојних уређаја.

Шум пуцњаве је значајан са изузетно малим струјама углавном када се мери на кратким временским скалама. Овај шум је посебно приметан кад год ниво струје није висок. Дакле, ово је углавном због статистичког тока струје.

Круг за шум пуцњаве

Експериментална поставка за шум пуцања са кругом за склапање фотографија приказана је испод. Ово подешавање укључује сијалицу променљивог интензитета и фотодиода који су повезани у једноставно коло. У следећем колу, мултиметар се користи за мерење напона на РФ отпорнику који је повезан серијски са фото колом.

Прекидач у колу бира да ли се фотоструја (или) калибрациони сигнал може дати остатку кола. Оп-појачало које се налази на десној страни повезано је паралелно са отпорником, што доводи до тога да склопна кутија за буку пуцања има око десетоструко појачање.

Круг за шум пуцњаве

Осцилоскоп се користи за дигитално инкорпорирање резултујућег сигнала шума. Генератор функција се користи серијски са атенуатором за подешавање криве појачања. Овде смо започели експеримент Схот ноисе са веома пажљивом калибрацијом мерног ланца кроз ослабљен синусоидни сигнал коришћењем генератора функција. Појачање се снима (г(ф) = Воут(ф)/Вин(ф)).

Током овог експеримента, једноставно смо снимили РМС напон шума који се мери осцилоскопом 20 пута за 8 различитих напона унутар светлосног фото кола ВФ. Након тога, прекинули смо фото коло и снимили ниво буке у позадини.

У овом колу, шум који се мери може се незнатно променити у зависности од времена интеграције које користи осцилоскоп, међутим, ово је у распону од 0,1% несигурности и можемо га занемарити, јер доминира кроз несигурност узроковану случајне флуктуације унутар напона.

Формула струје шута

Шум пуцњаве настаје када струја протиче кроз а ПН спој . Постоје различити спојеви интегрисаних кола . Прелазак баријере је једноставно насумичан и произведена једносмерна струја је збир различитих насумичних елементарних струјних сигнала. Овај шум је стабилан изнад свих фреквенција. Формула струје пуцњаве је приказана испод.

Ин = √2кИΔф

Где,

“дијаграм кола претварача наизменичне струје без трансформатора ”

'к' је наелектрисање електрона које је еквивалентно 1,6 × 10-19 кулона.

'И' је ток струје кроз спој.

„Δф“ је пропусни опсег у херцима.

Разлика црно-бели шум при снимању, Џонсонов шум и импулсни шум

Разлика између пуцњаве, Џонсонове буке и импулсне буке је објашњена у наставку.

Схот Ноисе	Јохнсон Ноисе	Импулсе Ноисе
Бука која настаје због дискретне природе наелектрисања која се преносе кроз електроне/рупе позната је као шум пуцња.	Бука која се генерише термичким мешањем носилаца набоја позната је као Џонсонова бука.	Бука која задржава брз оштар звук, иначе брз прасак у трајању од пуцња, познат је као импулсна бука.
Овај шум је познат и као квантни шум.	Џонсонова бука се такође назива Најквистова бука/термални шум.	Импулсна бука је такође позната као рафална бука.
Овај шум је независан од фреквенције и температуре.	Овај шум је пропорционалан температури.	Ово не зависи од температуре.
Овај шум се углавном јавља код бројања фотона унутар оптичких уређаја, где год је овај шум повезан са природом честица зрака.	Топлотни шум се углавном јавља насумичним кретањем слободних електрона унутар проводника које је резултат термичког мешања.	Импулсни шум се углавном јавља кроз олује са грмљавином и пролазне напоне кроз електро-механичке системе за пребацивање.

Предности и мане

Тхе предности пуцњаве буке укључи следеће.

Шум пуцњаве на високим фреквенцијама је ограничавајући шум за земаљске детекторе.
Ова бука једноставно пружа вредне информације о основним физичким процесима изван других експерименталних метода.
Пошто се јачина сигнала брже повећава, онда се релативни удео шума пуцања смањује и однос сигнал/шум се повећава.

Тхе недостаци пуцњаве буке укључи следеће.

Овај шум је једноставно узрокован флуктуацијама унутар броја детектованих фотона на фотодиоди.
Потребна му је модификација података после мерења да би се компензовао губитак сигнала због нископропусног филтера (ЛПФ) формираног кроз спој тунела.
Ово је квантно ограничени интензитет буке. Различити ласери су веома близу шуму пуцњаве, као минимум за високе фреквенције шума.

Апликације

Тхе примене пуцњаве буке укључи следеће.

Овај шум је углавном видљив у полупроводничким уређајима као што су ПН спојеви, тунелски спојеви и диоде Шоткијеве баријере.
Значајан је у фундаменталној физици, оптичкој детекцији, електроници, телекомуникацијама итд.
Ова врста буке се сусреће у електронским и РФ колима као ефекат природе грануларне струје.
Ова бука је веома значајна у систему са веома малом снагом.
Овај шум је у корелацији са природом квантизованог наелектрисања и појединачним убризгавањем носача кроз пн спој.
Овај шум се једноставно разликује од флуктуација струје у равнотежи које се јављају без примењеног напона и без нормалног протока струје.
Шум ударца је временски зависне флуктуације унутар електричне струје које су узроковане дискретношћу наелектрисања електрона.

К). Зашто се шум пуцања зове бели шум?

А). Овај шум је често познат као бели шум јер има конзистентну спектралну густину. Главни примери белог шума су Шут пуцања и Термални шум.

К). Шта је фактор буке у комуникацији?

То је мера деградације односа С/Н унутар уређаја. Дакле, то је однос С/Н односа на и/п према односу С/Н на излазу.

К). Шта је шум пуцања у фотодетектору?

А). Шум пуцњаве унутар фотодетектора у детекцији оптичког хомодина приписује се или флуктуацијама нулте тачке квантизованог електромагнетног поља, иначе посебној природи поступка апсорпције фотона.

К). Како се мери шум пуцњаве?

А). Овај шум се мери коришћењем овог типа буке при удару = 10 лог(2хν/П) у дБц/Хз). „ц“ унутар дБц је релативан у односу на сигнал, тако да множимо снагу сигнала „П“ да бисмо добили снагу шума у оквиру дБм/Хз.

К). Како смањити шум пуцњаве?

Ова бука се може смањити помоћу

Повећање јачине сигнала: Повећање количине струје у систему ће смањити релативни допринос буке пуцњаве.
Усредњавање сигнала: Усредњавање вишеструких мерења истог сигнала ће смањити шум при снимању, јер ће се шум временом усредњавати.
Примена филтера шума: Филтери као што су нископропусни филтери могу се користити за уклањање високофреквентних компоненти шума из сигнала.
Смањење температуре: Повећање температуре система ће повећати количину термичке буке, чинећи буку пуцњаве релативно мање значајном.
Одабир правог детектора: Коришћење детектора са већом активном површином или већом ефикасношћу сакупљања електрона може смањити утицај буке пуцњаве.

Дакле, ово је преглед буке пуцњаве и његове примене. Обично се овај шум дешава кад год постоји разлика напона или потенцијална баријера. Када носиоци набоја као што су рупе и електрони пређу баријеру, онда се може генерисати овај шум. На пример, транзистор, диода и вакуумска цев ће генерисати шум. Ево питања за вас, шта је бука?