Flicker Noise: funkční, eliminace, rozdíly a jeho aplikace

Operační zesilovač obsahuje různé zdroje hluku ( operační zesilovač ), ale nejzáhadnějším zdrojem hluku je blikání. To je způsobeno nepravidelnostmi ve vodivém pruhu a šumem kvůli předpětí v tranzistorech. Tento šum se zvyšuje nepřímo prostřednictvím frekvence, proto se často nazývá šum 1/f. Tento hluk je přítomen ještě při vyšších frekvencích; nicméně ostatní zdroje hluku v operačním zesilovači začnou ovládat, což je proti efektům šumu 1/f. Tento hluk ovlivní veškerou elektroniku, jako je provozní zesilovače ale tento zdroj šumu nemá omezení v rámci nízkofrekvenčních systémů sběru dat. Aby bylo dosaženo nejlepšího stejnosměrného výkonu, jako je nízký offset drift a nízký počáteční offset, mají zesilovače s nulovým driftem také další výhodu v tom, že eliminují blikání šumu, který je velmi kritický pro nízkofrekvenční aplikace. Tento článek pojednává o přehledu blikající hluk – práce a její aplikace.

Co je Flicker Noise/Flicker Noise Definition?

Blikání šum nebo šum 1/f je typ elektronického šumu, který se jednoduše vyskytuje téměř ve všech elektronických zařízeních a může mít různé další efekty, jako jsou nečistoty ve vodivém kanálu, generační a rekombinační šum v tranzistoru kvůli proudu báze. Tento šum se často nazývá růžový šum nebo šum 1/f. Tento hluk se vyskytuje hlavně ve všech elektronických zařízeních a má různé příčiny, ačkoli ty se obecně týkají toku stejnosměrného proudu. Je významný v mnoha elektronických oborech a je významný v oscilátorech používaných jako RF zdroje.

Tento šum je také známý jako nízkofrekvenční šum, protože výkonová spektrální hustota tohoto šumu se zvýší, když se frekvence zvýší. Tento šum lze normálně pozorovat pod několika kHz. Šířka pásma šumu blikání se pohybuje od 10 MHz do 10 Hz.

Rovnice šumu blikání

Blikání se jednoduše vyskytuje téměř ve všech elektronických součástkách. Takže tento hluk je zmíněn ve vztahu k polovodičovým zařízením, jako jsou tranzistory a zvláště MOSFET zařízení. Tento hluk lze vyjádřit jako

S(f) = K/f

Princip fungování šumu blikání

Flicker noise funguje tak, že zvyšuje celkovou hladinu hluku nad úroveň tepelného šumu, která je přítomna ve všech rezistorech. Tento hluk se jednoduše nachází v tlustých filmech a rezistory s uhlíkovým složením , kdekoli je to známé jako nadměrný šum, Naproti tomu drátové rezistory mají nejmenší množství blikajícího šumu.

Tento šum může být způsoben nosiči náboje, které jsou zachyceny a náhodně uvolněny mezi rozhraními dvou materiálů. Tento jev se tedy běžně vyskytuje v polovodičích, které se používají v přístrojových zesilovačích pro záznam elektrických signálů.

Tento šum je prostě úměrný opaku frekvence. V mnoha aplikacích, jako jsou RF oscilátory, existuje mnoho oblastí, kde dominuje šum a další oblasti, kde dominuje bílý šum ze zdrojů, jako je šum výstřelu a tepelný šum. Obecně tento hluk při nízkých frekvencích dominuje správně navrženému systému.

Eliminace 1/F šumu

Obecně platí, že sekání resp Vrtulník Stabilizační technika se používá pro snížení offsetového napětí zesilovače. Protože se však blikání blíží nízkofrekvenčnímu stejnosměrnému šumu, je pomocí této techniky také účinně redukován. Tato technika jednoduše funguje sekáním nebo střídáním i/p signálů na i/p fázi a poté opět sekáním signálů na o/p fázi. Takže toto se rovná modulace se čtvercovou vlnou.

Ve výše uvedeném blokovém schématu ADA4522 lze i/p signál jednoduše modulovat na sekací frekvenci na CHOP _V etapa. I/p signál na CHOP _VEN stupeň je synchronně demodulován zpět na svou počáteční frekvenci a současně je šum blikání a offset i/p stupně zesilovače jednoduše modulován na frekvenci sekání.

Kromě snížení původního offsetového napětí se sníží i změna v rámci offsetu a napětí v běžném režimu, což poskytuje velmi dobrou DC linearitu a vysoké CMRR (Common-Mode Reception ratio). Sekání také snižuje posun napětí a teplotu, z tohoto důvodu se zesilovač, který používá sekání, často nazývá zesilovače s nulovým driftem. Zde musíme vzít v úvahu jednu hlavní věc, a to, že zesilovače s nulovým driftem odstraňují blikání pouze zesilovače. Jakýkoli šum blikání z různých zdrojů, jako je snímač, projde beze změny.

Kompromisem používaným pro sekání je to, že nastavuje spínací artefakty do výstupu a zvyšuje vstupní zkreslení proudu. Na výstupu zesilovače jsou zvlnění a závady viditelné při pohledu na osciloskop a špičky šumu jsou viditelné ve spektrální hustotě šumu při pozorování pomocí spektrálního analyzátoru. Z analogových zařízení nejnovější zesilovače s nulovým driftem, jako je řada zesilovačů ADA4522 s nulovým driftem, využívají patentovaný obvod smyčky offsetu a korekce zvlnění pro snížení spínacích artefaktů.

Sekání se také používá pro ADC a přístrojové zesilovače . Sekání se používá k odstranění tohoto šumu v různých zařízeních, jako je AD8237 true rail-to-rail, AD7124-4 s nízkým šumem a nízkým výkonem, přístrojový zesilovač s nulovým driftem, 24bitový Σ-Δ ADC, 32bitový Σ-Δ ADC , AD7177-2 ultranízký hluk atd.

Jednou z hlavních nevýhod použití modulace obdélníkových vln je to, že tyto vlny mají různé harmonické. Takže šum na každé harmonické bude demodulován zpět na stejnosměrný proud. Místo toho, pokud použijeme sinusovou modulaci, pak je mnohem méně náchylná na šum a může zlepšit extrémně malé signály ve velkém šumu, jinak rušivé přítomnosti. Tento přístup se tedy používá prostřednictvím lock-in zesilovačů.

Rozdíl mezi tepelným šumem a blikáním

Rozdíl mezi tepelným šumem a šumem blikání je diskutován níže.

Co je to Flicker Noise v MOSFETu?

MOSFETy mají vysokou mezní frekvenci (fc), jako je rozsah GHz BJT & JFET mají nižší mezní frekvenci, např. 1 kHz. Obecně platí, že JFET na nízkých frekvencích vykazují více šumu ve srovnání s BJT a mohou mít vysokou „fc“ jako několik kHz a nejsou preferovány pro blikání.

Výhody a nevýhody

The výhody blikání hluku zahrnout následující.

• Jedná se o nízkofrekvenční šum, takže pokud se frekvence zvýší, tento hluk se sníží.
• Je to vlastní šum v polovodičových součástkách související s výrobním postupem a fyzikou těchto součástek.
• Účinky jsou obvykle pozorovány při nízkých frekvencích v elektronických součástkách.

The nevýhody blikání hluku zahrnout následující.

• V jakémkoli přesném signálovém řetězci DC může tento šum omezovat výkon.
• Celková hladina hluku může být zvýšena nad hladinu tepelného šumu u všech typů rezistorů.
• Je to závislé na frekvenci.

Aplikace

The aplikace šumu blikání e zahrnují následující.

• Tento šum se vyskytuje u některých pasivních zařízení a všech aktivních elektronických součástek.
• Tento jev se běžně vyskytuje v polovodičích, které se používají hlavně k záznamu elektrických signálů v přístrojových zesilovačích.
• Tento šum v BJT určuje zesilovací omezení zařízení.
• Tento šum se vyskytuje v rezistorech s uhlíkovou kompozicí.
• Obecně se tento šum vyskytuje v aktivních zařízeních, protože náboj nese náhodné chování.

Q). Proč je Flicker Noise považován za růžový?

Růžový šum se také nazývá blikající šum, protože jeho spektrální hustota výkonu se snižuje o 3 dB na oktávu. Výkon pásma růžového šumu je tedy nepřímo úměrný frekvenci. Když je frekvence vyšší, pak je výkon nižší.

Otázka), Jak se zbavím blikání?

Tento šum lze účinně snížit pomocí techniky stabilizace chopperu, kde se sníží offsetové napětí zesilovače.

Q). Jak se měří šum blikání?

Měření šumu blikání v proudu nebo napětí lze provádět podobně jako jiné druhy měření šumu. Vzorkovací spektrální analyzátor odebírá vzorek v konečném čase ze šumu a vypočítává Fourierovu transformaci pomocí FFT algoritmu. Tyto přístroje nepracují při nízkých frekvencích, aby zcela změřily tento hluk. Vzorkovací nástroje jsou tedy širokopásmové a mají vysoký šum. Ty mohou snížit šum použitím více stop vzorku a jejich zprůměrováním. Přístroje spektrálního analyzátoru konvenčního typu mají stále lepší SNR díky jejich úzkopásmové akvizici.

Tedy, toto je přehled šumu blikání – práce s aplikacemi. Charakteristiky šumu blikání jsou; tento šum se zvyšuje, když se frekvence snižuje, tento šum je spojen se stejnosměrným proudem v elektronických zařízeních a zahrnuje stejný obsah výkonu v každé oktávě. Zde je pro vás otázka, co je bílý šum?