Има различни източници на шум в операционния усилвател ( операционен усилвател ), но най-мистериозният източник на шум е трептящият шум. Това е причинено от нередности в проводящата лента и шум поради токовете на отклонение в транзисторите. Този шум нараства обратно пропорционално на честотата, поради което често се нарича 1/f шум. Този шум присъства все още при по-високи честоти; но други източници на шум в операционния усилвател започват да контролират, противопоставяйки се на шумовите ефекти 1/f. Този шум ще засегне цялата електроника като оперативна усилватели но този източник на шум няма ограничения в рамките на нискочестотни системи за събиране на данни. За да осигурят най-добрата постоянна производителност като дрейф с нисък офсет и нисък начален офсет, усилвателите с нулев дрейф също имат допълнителното предимство да елиминират шума от трептене, който е много критичен за нискочестотни приложения. Тази статия обсъжда преглед на трептящ шум – работа и нейните приложения.

Какво е шум от трептене/дефиниция на шум от трептене?

Фликер шум или 1/f шум е вид електронен шум, който просто се появява в почти всички електронни устройства и може да дойде с различни други ефекти като примеси в проводящ канал, шум от генериране и рекомбинация в транзистор поради базовия ток. Този шум често се нарича розов шум или 1/f шум. Този шум се появява главно във всички електронни устройства и има различни причини, въпреки че те обикновено са свързани с потока на постоянен ток. Той е важен в много електронни области и е важен в осцилатори, използвани като радиочестотни източници.

Този шум е известен също като нискочестотен шум, тъй като спектралната плътност на мощността на този шум ще се увеличи, когато честотата се увеличи. Този шум може да се наблюдава нормално при честота под няколко KHz. Честотната лента на шума от трептене варира от 10 MHz до 10 Hz.

Уравнение на шума от трептене

Трептящият шум просто се появява в почти всички електронни компоненти. Така че този шум се споменава във връзка с полупроводникови устройства като транзистори и особено MOSFET устройства. Този шум може да се изрази като

S(f) = K/f

Принцип на работа на шума от трептене

Шумът от трептене работи, като повишава общото ниво на шума над нивото на топлинния шум, който присъства във всички резистори. Този шум просто се намира в дебел филм и резистори с въглероден състав , навсякъде, където е известен като излишен шум, За разлика от тях, навитите с тел резистори имат най-малко количество трептящ шум.

Този шум може да бъде причинен от носители на заряд, които са уловени и освободени произволно между интерфейсите на два материала. По този начин това явление се среща нормално в полупроводници, които се използват в инструментални усилватели за запис на електрически сигнали.

Този шум е просто пропорционален на противоположната на честотата. В много приложения като радиочестотни осцилатори има много региони, където доминира шумът, и други региони, където доминира белият шум от източници като ударен шум и топлинен шум. Като цяло този шум при ниски честоти доминира в правилно проектирана система.

Елиминиране на 1/F шум

Като цяло, кълцането или Чопър техниката на стабилизиране се използва за намаляване на компенсиращото напрежение на усилвателя. Но тъй като шумът от трептене е близо до нискочестотния шум от постоянен ток, той също се намалява ефективно с помощта на тази техника. Тази техника просто работи чрез нарязване или редуване на i/p сигналите на i/p етапа и след това отново нарязване на сигналите на o/p етапа. Така че това е равно на модулация с квадратна вълна.

ADA4522-2 Блокова схема за шум от трептене

В горната блокова диаграма на ADA4522 i/p сигналът може просто да бъде модулиран до честотата на нарязване в CHOP_IN сцена. i/p сигналът в CHOP_ВЪН етапът се демодулира синхронно обратно към първоначалната си честота и в същото време трептящият шум и отместването на i/p етапа на усилвателя просто се модулират до честотата на рязане.

В допълнение към намаляването на първоначалното изместено напрежение, промяната в рамките на изместването и напрежението в общ режим намалява, което осигурява много добра DC линейност и висок CMRR (коефициент на отхвърляне на общ режим). Нарязването също така намалява дрейфа на напрежението на отместване и температурата, поради тази причина усилвателят, който използва нарязване, често се нарича усилвател с нулев дрейф. Тук едно основно нещо, което трябва да вземем предвид, е, че усилвателите с нулев дрейф премахват само трептящия шум на усилвателя. Всеки трептящ шум от различни източници като сензора ще премине непроменен.

Компромисът, използван за рязане, е, че той създава превключващи артефакти в изхода и подобрява входния ток на отклонение. На изхода на усилвателя пулсациите и бъговете се виждат, след като се гледат на осцилоскоп, а пикове на шум се виждат в спектралната плътност на шума, когато се гледат със спектрален анализатор. От аналоговите устройства, най-новите усилватели с нулев дрейф като фамилията усилватели с нулев дрейф ADA4522 използват патентована верига за отместване и корекция на пулсациите, за да намалят артефактите при превключване.

Нарязването се използва и за ADC и инструментални усилватели . Нарязването се използва за елиминиране на този шум в различни устройства като AD8237 true rail-to-rail, AD7124-4 инструментален усилвател с нисък шум и ниска мощност, нулев дрейф, 24-битов Σ-Δ ADC, 32-битов Σ-Δ ADC , AD7177-2 свръхнисък шум и др.

Един основен недостатък на използването на квадратна вълнова модулация е, че тези вълни имат различни хармоници. Така че шумът при всеки хармоник ще бъде демодулиран обратно до постоянен ток. Вместо това, ако използваме модулация на синусоида, тогава това е много по-малко уязвимо на шум и може да подобри изключително малките сигнали в големия шум, в противен случай наличието на смущения. Така че този подход се използва чрез заключващи се усилватели.

Разлика между термичен шум и трептящ шум

Разликата между топлинния шум и шума от трептене е обсъдена по-долу.

“опишете ядрото на Windows, включително неговите два основни компонента. ”

Топлинен шум	Шум от трептене
Шумът, който се генерира от топлинното възбуждане на електроните в електрически проводник в равновесие, е известен като топлинен шум.	Шумът, който се причинява от произволно уловени и освободени носители на заряд между два интерфейса на материала, е известен като трептящ шум.
Този шум е известен още като шум на Джонсън, шум на Найкуист или шум на Джонсън-Найкуист.	Този шум е известен също като 1/f шум.
Топлинен шум възниква винаги, когато през резистора протича ток.	Този шум обикновено се появява в полупроводници, които се използват в инструментален усилвател за запис на различни електрически сигнали.
Интензитетът на топлинния шум ще бъде намален от компонентите с по-ниска паразитна устойчивост.	Този интензитет на шума ще бъде намален чрез чопър или метод за стабилизиране на чопър, където напрежението на компенсиране на усилвателя е намалено.
Топлинният шум може да бъде премахнат чрез нормализиране на сигнала на обратното разсейване в пълното SAR изображение, което е необходимо както за количествено, така и за качествено използване на SAR данните.	Този шум може да бъде премахнат с различни техники като променливотоково възбуждане и нарязване.

Какво представлява трептящият шум в MOSFET?

MOSFET имат висока гранична честота (fc) като диапазона GHz, докато BJTs & JFETs имат по-ниска честота на прекъсване като 1 kHz. Като цяло JFET при ниски честоти показват повече шум в сравнение с BJT и могат да имат висок fc като няколко kHz и не са предпочитани за шум от трептене.

Предимства и недостатъци

The предимства на трептения шум включват следното.

Това е нискочестотен шум, така че ако честотата се повиши, този шум ще намалее.
Това е присъщ шум в полупроводниковите устройства, свързан с производствената процедура и физиката на устройствата.
Ефектите се наблюдават обикновено при ниски честоти в електронните компоненти.

The недостатъци на шума от трептене включват следното.

Във всяка прецизна DC сигнална верига този шум може да ограничи производителността.
Общото ниво на шума може да се увеличи над нивото на топлинния шум във всички видове резистори.
Зависи от честотата.

Приложения

The приложения на трептящ шум e включват следното.

Този шум се среща в някои пасивни устройства и всички активни електронни компоненти.
Това явление обикновено се среща в полупроводници, които се използват главно за запис на електрически сигнали в инструментални усилватели.
Този шум в BJTs определя усилващите ограничения на устройството.
Този шум възниква в резистори с въглероден състав.
Обикновено този шум се появява в активни устройства, тъй като зарядът има произволно поведение.

Q). Защо трептящият шум се счита за розов?

Розовият шум се нарича също трептящ шум, защото неговата спектрална плътност на мощността намалява с 3 dB на октава. И така, мощността на лентата на розовия шум е обратно пропорционална на честотата. Когато честотата е по-висока, тогава мощността е по-ниска.

Q), Как да се отърва от трептящия шум?

Този шум може да бъде ефективно намален чрез техника за стабилизиране на чопър, при която компенсираното напрежение на усилвателя е намалено.

Q). Как се измерва шумът от трептене?

Измерването на шума от трептене в ток или напрежение може да се направи подобно на други видове измерване на шум. Инструментът за анализатор на спектъра за вземане на проби взема проба с ограничено време от шума и изчислява преобразуването на Фурие чрез алгоритъма за FFT. Тези инструменти не работят при ниски честоти, за да измерят напълно този шум. Така че инструментите за вземане на проби са широколентови и имат висок шум. Те могат да намалят шума чрез използване на множество пробни следи и тяхното осредняване. Уредите за спектрален анализатор от конвенционален тип все още имат превъзходно SNR поради тяхното теснолентово придобиване.

По този начин, това е преглед на шума от трептене – работа с приложения. Характеристиките на трептящия шум са; този шум се увеличава, когато честотата намалява, този шум е свързан с постоянен ток в електронни устройства и включва същото съдържание на мощност във всяка октава. Ето един въпрос към вас, какво е бял шум?