Hi ha diverses fonts de soroll en un amplificador operacional ( amplificador operacional ), però la font de soroll més misteriosa és el soroll de parpelleig. Això és causat per irregularitats dins del carril de conducció i soroll a causa dels corrents de polarització dels transistors. Aquest soroll augmenta inversament a través de la freqüència, per la qual cosa s'anomena sovint soroll 1/f. Aquest soroll està present encara a freqüències més altes; no obstant això, altres fonts de soroll de l'amplificador operacional comencen a controlar, oposant-se als efectes de soroll 1/f. Aquest soroll afectarà tota l'electrònica com a operativa amplificadors però, aquesta font de soroll no té limitacions dins dels sistemes d'adquisició de dades de baixa freqüència. Per tal d'oferir el millor rendiment de corrent continu, com ara una deriva baixa i un desplaçament inicial baix, els amplificadors de deriva zero també tenen l'avantatge addicional d'eliminar el soroll de parpelleig, que és molt crític per a aplicacions de baixa freqüència. Aquest article tracta una visió general de soroll de parpelleig –El treball i les seves aplicacions.
Què és la definició de Flicker Noise/Flicker Noise?
El soroll de parpelleig o soroll 1/f és un tipus de soroll electrònic que es produeix simplement en gairebé tots els dispositius electrònics i pot tenir altres efectes com impureses dins d'un canal conductor, soroll de generació i recombinació dins d'un transistor a causa del corrent base. Aquest soroll s'anomena sovint soroll rosa o soroll 1/f. Aquest soroll es produeix principalment en tots els dispositius electrònics i té diferents causes encara que generalment estan relacionades amb el flux de corrent continu. És important en molts camps electrònics i és important en oscil·ladors utilitzats com a fonts de RF.
Aquest soroll també es coneix com a soroll de baixa freqüència perquè la densitat espectral de potència d'aquest soroll augmentarà quan augmenta la freqüència. Aquest soroll es pot observar normalment a menys d'uns pocs KHz. L'amplada de banda del soroll de parpelleig oscil·la entre 10 MHz i 10 Hz.
Equació de soroll de parpelleig
El soroll de parpelleig es produeix simplement en gairebé tots els components electrònics. Així, aquest soroll s'esmenta en relació amb dispositius semiconductors com els transistors i, en particular MOSFET dispositius. Aquest soroll es pot expressar com
S(f) = K/f
Principi de funcionament del soroll de parpelleig
El soroll de parpelleig funciona augmentant el nivell de soroll general per sobre del nivell de soroll tèrmic, que està present a totes les resistències. Aquest soroll es troba simplement a la pel·lícula gruixuda i resistències de composició de carboni , allà on es coneix com a excés de soroll, en canvi, les resistències de filferro tenen la menor quantitat de soroll de parpelleig.
Aquest soroll pot ser causat per portadors de càrrega que queden atrapats i alliberats aleatòriament entre les interfícies de dos materials. Així, aquest fenomen es produeix normalment en semiconductors que s'utilitzen en amplificadors d'instrumentació per enregistrar senyals elèctrics.
Aquest soroll és simplement proporcional al contrari de la freqüència. En moltes aplicacions com els oscil·ladors de RF, hi ha moltes regions on domina el soroll i altres regions on domina el soroll blanc de fonts com el soroll de tir i el soroll tèrmic. En general, aquest soroll a baixes freqüències domina un sistema ben dissenyat.
Eliminació del soroll 1/F
Generalment, el picat o Picadora La tècnica d'estabilització s'utilitza per reduir la tensió de compensació de l'amplificador. Però, com que el soroll de parpelleig és a prop del soroll de baixa freqüència de CC, també es redueix de manera eficient mitjançant l'ús d'aquesta tècnica. Aquesta tècnica només funciona tallant o alternant els senyals i/p a l'etapa i/p i després tornant a tallar els senyals a l'etapa o/p. Així que això és igual a modulació amb una ona quadrada.
Al diagrama de blocs ADA4522 anterior, el senyal i/p es pot modular simplement a la freqüència de tall al CHOP EN etapa. El senyal i/p al CHOP FORA L'etapa es demodula de manera sincrònica a la seva freqüència inicial i, al mateix temps, el soroll de parpelleig i el desplaçament de l'etapa i/p de l'amplificador simplement es modulen a la freqüència de tall.
A més de disminuir la tensió de compensació original, es redueix el canvi dins de la tensió de compensació i de mode comú, la qual cosa proporciona una linealitat de CC molt bona i una alta CMRR (ràtio de rebuig de mode comú). La picada també disminueix la deriva de tensió de compensació i la temperatura, per aquest motiu, l'amplificador que utilitza la picada s'anomenen freqüentment amplificadors de deriva zero. Aquí, una cosa principal que hem de tenir en compte és que els amplificadors de deriva zero només eliminen el soroll de parpelleig de l'amplificador. Qualsevol soroll de parpelleig de diverses fonts com el sensor passarà sense canvis.
La compensació utilitzada per tallar és que configura artefactes de commutació a la sortida i millora el corrent de polarització d'entrada. A la sortida de l'amplificador, l'ondulatge i els errors són visibles un cop vist en un oscil·loscopi i els pics de soroll són visibles a la densitat espectral del soroll quan es veuen amb un analitzador d'espectre. Des de dispositius analògics, els nous amplificadors de deriva zero com la família d'amplificadors de deriva zero ADA4522 utilitzen un circuit de desplaçament patentat i un circuit de correcció d'ondes per reduir els artefactes de commutació.
La picada també s'utilitza per a ADC i amplificadors d'instrumentació . El tall s'utilitza per eliminar aquest soroll en diferents dispositius com l'AD8237 veritable carril-a-rail, l'AD7124-4 de baix soroll i baixa potència, amplificador d'instrumentació de deriva zero, Σ-Δ ADC de 24 bits, Σ-Δ ADC de 32 bits. , AD7177-2 soroll ultra baix, etc.
Un dels principals inconvenients de l'ús de la modulació d'ona quadrada és que aquestes ones tenen diversos harmònics. Per tant, el soroll de cada harmònic es demodularà a DC. En lloc d'això, si utilitzem la modulació d'ona sinusoïdal, això és molt menys vulnerable al soroll i pot millorar senyals extremadament petits en el soroll gran, en cas contrari, la presència d'interferències. Per tant, aquest enfocament s'utilitza mitjançant amplificadors de bloqueig.
Diferència entre el soroll tèrmic i el soroll de parpelleig
La diferència entre el soroll tèrmic i el soroll de parpelleig es discuteix a continuació.
|
Soroll tèrmic |
Soroll de parpelleig |
| El soroll que es genera per l'agitació tèrmica dels electrons en un conductor elèctric en equilibri es coneix com a soroll tèrmic. | El soroll causat pels portadors de càrrega atrapats i alliberats aleatòriament entre les interfícies de dos materials es coneix com a soroll de parpelleig. |
| Aquest soroll també es coneix com a soroll de Johnson, soroll de Nyquist o soroll de Johnson-Nyquist. | Aquest soroll també es coneix com a soroll 1/f. |
| El soroll tèrmic es produeix sempre quan el corrent circula per la resistència.
|
Aquest soroll es produeix normalment en semiconductors que s'utilitzen en un amplificador d'instrumentació per gravar diversos senyals elèctrics. |
| La intensitat del soroll tèrmic es veurà disminuïda pels components de resistència paràsits més baixos. | Aquesta intensitat de soroll es reduirà mitjançant un mètode d'estabilització de picador o picador, sempre que es redueixi la tensió de compensació de l'amplificador. |
| El soroll tèrmic es pot eliminar normalitzant el senyal de retrodispersió a la imatge SAR completa, que és necessària tant per a la utilització quantitativa com qualitativa de les dades SAR. | Aquest soroll es pot eliminar amb diferents tècniques com l'excitació de CA i el picat.
|
Què és el soroll de parpelleig a MOSFET?
Els MOSFET tenen una alta freqüència de tall (fc) com el rang de GHz BJTs & Els JFET tenen una freqüència de tall més baixa com 1 kHz. En general, els JFET a baixes freqüències presenten més soroll en comparació amb els BJT i poden tenir un 'fc' elevat com diversos kHz i no es prefereixen per al soroll de parpelleig.
Avantatges i inconvenients
El avantatges del soroll de parpelleig incloure el següent.
- És un soroll de baixa freqüència, per tant, si la freqüència augmenta, aquest soroll es reduirà.
- És un soroll inherent als dispositius semiconductors relacionat amb el procediment de fabricació i la física dels dispositius.
- Els efectes s'observen generalment a freqüències baixes dins dels components electrònics.
El desavantatges del soroll de parpelleig incloure el següent.
- En qualsevol cadena de senyal DC de precisió, aquest soroll pot limitar el rendiment.
- El nivell de soroll general es pot augmentar sobre el nivell de soroll tèrmic en tot tipus de resistències.
- Depèn de la freqüència.
Aplicacions
El aplicacions del soroll de parpelleig i inclouen el següent.
- Aquest soroll es troba en alguns dispositius passius i tots els components electrònics actius.
- Aquest fenomen es produeix normalment en semiconductors que s'utilitzen principalment per registrar senyals elèctrics en amplificadors d'instrumentació.
- Aquest soroll en els BJT determina les limitacions d'amplificació del dispositiu.
- Aquest soroll es produeix a les resistències de composició de carboni.
- Generalment, aquest soroll es produeix en dispositius actius perquè la càrrega comporta un comportament aleatori.
Q). Per què es considera Flicker Noise rosa?
El soroll rosa també s'anomena soroll de parpelleig perquè la seva densitat de potència espectral es redueix en 3 dB per octava. Per tant, la potència de la banda de soroll rosa és inversament proporcional a la freqüència. Quan la freqüència és més alta, la potència és menor.
P), Com puc desfer-me del soroll parpellejant?
Aquest soroll es pot reduir de manera eficient mitjançant una tècnica d'estabilització de chopper on es redueix la tensió de compensació de l'amplificador.
Q). Com es mesura el soroll de parpelleig?
La mesura del soroll de parpelleig en corrent o tensió es pot fer de manera similar a altres tipus de mesura de soroll. L'instrument analitzador d'espectre de mostreig pren una mostra en temps finit del soroll i calcula la transformada de Fourier mitjançant l'algorisme FFT. Aquests instruments no funcionen a baixes freqüències per mesurar completament aquest soroll. Per tant, els instruments de mostreig són de banda ampla i tenen un alt soroll. Aquests poden disminuir el soroll utilitzant múltiples traces de mostra i fent-ne una mitjana. Els instruments analitzadors d'espectre de tipus convencional encara tenen una SNR superior a causa de la seva adquisició de banda estreta.
Així, això és una visió general del soroll de parpelleig - Treballar amb aplicacions. Les característiques del soroll de parpelleig són; aquest soroll augmenta quan la freqüència es redueix, aquest soroll s'associa a un corrent DC dins dels dispositius electrònics i inclou el mateix contingut de potència en cada octava. Aquí teniu una pregunta per a vosaltres, què és el soroll blanc?
