רעש הבהוב: עבודה, ביטול, הבדלים ויישומיו

ישנם מקורות רעש שונים במגבר הפעלה ( מגבר תפעולי ) אבל מקור הרעש המסתורי ביותר הוא רעש הבהוב. זה נגרם על ידי אי סדרים בתוך נתיב ההולכה ורעש בגלל זרמי ההטיה בטרנזיסטורים. רעש זה מתגבר באופן הפוך באמצעות תדר, ולכן הוא נקרא לעתים קרובות רעש 1/f. רעש זה קיים עדיין בתדרים גבוהים יותר; אולם מקורות רעש אחרים במגבר ההפעלה מתחילים לשלוט, בניגוד להשפעות הרעש 1/f. רעש זה ישפיע על כל האלקטרוניקה כמו תפעולי מגברים אבל, למקור רעש זה אין מגבלות בתוך מערכות רכישת נתונים בתדר נמוך. על מנת לספק את ביצועי ה-DC הטובים ביותר כמו סחיפה נמוכה והיסט התחלתי נמוך, למגברים עם אפס סחיפה יש גם יתרון נוסף לחסל רעשי הבהוב, שהוא קריטי מאוד עבור יישומים בתדר נמוך. מאמר זה דן בסקירה כללית של רעש הבהוב -עבודה ויישומיה.

מהי הגדרת רעש הבהוב/רעש הבהוב?

רעש הבהוב או רעש 1/f הוא סוג של רעש אלקטרוני המופיע בפשטות כמעט בכל המכשירים האלקטרוניים ויכול לבוא עם השפעות שונות אחרות כמו זיהומים בתוך ערוץ מוליך, רעשי יצירה ורקומבינציה בתוך טרנזיסטור בגלל זרם בסיס. רעש זה נקרא לעתים קרובות רעש ורוד או רעש 1/f. רעש זה מתרחש בעיקר בכל המכשירים האלקטרוניים ויש לו סיבות שונות אם כי אלו קשורות בדרך כלל לזרימת הזרם הישר. זה משמעותי בתחומים אלקטרוניים רבים והוא משמעותי במתנדים המשמשים כמקורות RF.

רעש זה ידוע גם בשם רעש בתדר נמוך מכיוון שצפיפות הספק הספקטרלית של רעש זה תגדל כאשר התדר גדל. ניתן לראות רעש זה בדרך כלל מתחת לכמה KHz. רוחב הפס של רעש הבהוב נע בין 10 מגה-הרץ ל-10 הרץ.

משוואת רעש מהבהבים

רעש הבהוב פשוט מתרחש כמעט בכל הרכיבים האלקטרוניים. אז הרעש הזה מוזכר ביחס להתקני מוליכים למחצה כמו טרנזיסטורים ובמיוחד MOSFET מכשירים. רעש זה יכול להתבטא כ

S(f) = K/f

עיקרון עבודה של רעש מהבהב

רעש הבהוב פועל על ידי הגדלת רמת הרעש הכוללת מעל רמת הרעש התרמית, הקיימת בכל הנגדים. הרעש הזה פשוט נמצא בסרט עבה & נגדים בהרכב פחמן , בכל מקום שבו זה ידוע כרעש עודף, לעומת זאת, נגדים מפותלים בחוט יש את הכמות הנמוכה ביותר של רעש הבהוב.

רעש זה יכול להיגרם על ידי נושאי מטען שנלכדים ומשתחררים באופן אקראי בין הממשקים של שני חומרים. לכן תופעה זו מתרחשת בדרך כלל במוליכים למחצה המשמשים במגברי מכשור להקלטת אותות חשמליים.

הרעש הזה פשוט פרופורציונלי להיפך מהתדר. ביישומים רבים כמו מתנדים RF, ישנם אזורים רבים שבהם הרעש שולט ואזורים אחרים בכל מקום שבו שולטים הרעש הלבן ממקורות כמו רעש ירייה ורעש תרמי. בדרך כלל, רעש זה בתדרים נמוכים שולט במערכת מתוכננת כהלכה.

ביטול רעש 1/F

בדרך כלל, הקיצוץ או מַסוֹק טכניקת ייצוב משמשת להפחתת מתח ההיסט של המגבר. אבל, מכיוון שרעש הבהוב הוא ליד רעש DC בתדר נמוך, אז הוא גם מופחת ביעילות על ידי שימוש בטכניקה זו. טכניקה זו פועלת פשוט על ידי חיתוך או החלפה של אותות i/p בשלב i/p ולאחר מכן שוב חיתוך האותות בשלב o/p. אז זה שווה ל וויסות עם גל מרובע.

בתרשים הבלוק של ADA4522 לעיל, אות i/p יכול להיות מווסן פשוט לתדר החיתוך ב-CHOP _IN שלב. אות i/p ב-CHOP _{הַחוּצָה} השלב מפורק באופן סינכרוני בחזרה לתדר ההתחלתי שלו ובאותו זמן, רעש ההבהוב וההיסט של שלב ה-i/p המגבר מאופננים פשוט לתדר החיתוך.

בנוסף להפחתת מתח ההיסט המקורי, השינוי בתוך המתח והמתח במצב נפוץ מופחת, מה שמספק ליניאריות DC טובה מאוד ויחס CMRR גבוה (יחס דחיית מצב משותף). חיתוך גם מקטין את סחף המתח והטמפרטורה, מסיבה זו, המגבר שמשתמש בחיתוך נקראים לעתים קרובות מגברי אפס סחיפה. כאן, דבר אחד עיקרי שעלינו לקחת בחשבון, כלומר, מגברי אפס סחיפה מסירים את רעש ההבהוב של המגבר בלבד. כל רעש הבהוב ממקורות שונים כמו החיישן יעבור ללא שינוי.

הפשרה המשמשת לחיתוך היא שהוא מגדיר חפצי מיתוג לתוך הפלט ומשפר את זרם הטיית הקלט. על יציאת המגבר, האדוות והתקלות נראים לאחר צפייה באוסילוסקופ, וקוצים של רעש נראים בצפיפות הספקטרלית של הרעש כאשר צופים בנתח ספקטרום. ממכשירים אנלוגיים, מגברי אפס הסחף החדשים ביותר כמו משפחת מגברי האפס סחיפה ADA4522 משתמשים בהיסט פטנט ובמעגל לולאת תיקון אדוות כדי להפחית חפצי מיתוג.

חיתוך משמש גם עבור ADCs & מגברי מכשור . חיתוך משמש כדי לחסל את הרעש הזה במכשירים שונים כמו AD8237 אמיתי מסילה למסילה, AD7124-4 רעש נמוך והספק נמוך, מגבר מכשור אפס סחיפה, 24 סיביות Σ-Δ ADC, 32 סיביות Σ-Δ ADC , AD7177-2 רעש נמוך במיוחד וכו'.

אחד החסרונות העיקריים של שימוש באפנון גל ריבועי הוא שלגלים אלה יש הרמוניות שונות. אז, רעש בכל הרמוני יפוצל ל-dc בחזרה. במקום זאת, אם אנו משתמשים באפנון גלי סינוס, אז זה הרבה פחות פגיע לרעש ויכול לשפר אותות קטנים במיוחד ברעש הגדול, אחרת נוכחות הפרעה. אז גישה זו משמשת באמצעות מגברים נעולים.

ההבדל בין רעש תרמי לרעש הבהוב

ההבדל בין רעש תרמי לרעש הבהוב נדון להלן.

מהו רעש הבהוב ב-MOSFET?

למכשירי MOSFET יש תדר חיתוך גבוה (fc) כמו טווח ה-GHz ואילו BJTs & JFETs יש תדר חיתוך נמוך יותר כמו 1 kHz. בדרך כלל, JFETs בתדרים נמוכים מציגים יותר רעש בהשוואה ל-BJTs והם יכולים להיות בעלי 'fc' גבוה כמו כמה קילו-הרץ ואינם מועדפים עבור רעש הבהוב.

יתרונות וחסרונות

ה יתרונות רעש הבהוב כלול את הבאים.

• זהו רעש בתדר נמוך ולכן, אם התדר ישתפר אז הרעש הזה יקטן.
• זהו רעש מובנה בתוך התקני מוליכים למחצה הקשורים להליך הייצור ולפיזיקה של המכשירים.
• ההשפעות נצפות בדרך כלל בתדרים נמוכים בתוך רכיבים אלקטרוניים.

ה חסרונות רעש הבהוב כלול את הבאים.

• בכל שרשרת אות DC מדויקת, רעש זה יכול להגביל את הביצועים.
• ניתן להגדיל את רמת הרעש הכוללת על פני רמת הרעש התרמית בכל סוגי הנגדים.
• זה תלוי בתדר.

יישומים

ה יישומים של רעש הבהוב e כולל את הדברים הבאים.

• רעש זה נמצא במכשירים פסיביים מסוימים ובכל הרכיבים האלקטרוניים הפעילים.
• תופעה זו מתרחשת בדרך כלל בתוך מוליכים למחצה המשמשים בעיקר להקלטת אותות חשמליים במגברי מכשור.
• רעש זה ב-BJT קובע את מגבלות ההגברה של המכשיר.
• רעש זה מתרחש בנגדים של הרכב פחמן.
• בדרך כלל, רעש זה מתרחש במכשירים פעילים מכיוון שהטעינה נושאת התנהגות אקראית.

ש). מדוע רעש הבהוב נחשב לורוד?

רעש ורוד נקרא גם רעש הבהוב מכיוון שצפיפות ההספק הספקטרלית שלו מצטמצמת ב-3 dB לאוקטבה. אז, עוצמת רצועת הרעש הוורודה עומדת ביחס הפוך לתדר. כאשר התדר גבוה יותר, ההספק נמוך יותר.

ש), כיצד אוכל להיפטר מרעש מרצד?

ניתן להפחית רעש זה ביעילות באמצעות טכניקת ייצוב צ'ופר שבה מתח ההיסט של המגבר מופחת.

ש). כיצד נמדד רעש הבהוב?

מדידת רעש הבהוב בזרם או במתח יכולה להיעשות בדומה לסוגים אחרים של מדידת רעש. מכשיר מנתח ספקטרום הדגימה לוקח דגימה של זמן סופי מהרעש ומחשב את התמרת פורייה באמצעות אלגוריתם FFT. מכשירים אלה אינם פועלים בתדרים נמוכים כדי למדוד לחלוטין את הרעש הזה. אז, מכשירי הדגימה הם בפס רחב ויש להם רעש גבוה. אלה יכולים להפחית את הרעש על ידי שימוש במספר עקבות מדגם וממוצע שלהם. למכשירי מנתח ספקטרום מסוג קונבנציונלי יש עדיין SNR מעולה בגלל רכישת פס צר.

לפיכך, זהו סקירה כללית של רעשי הבהוב - עבודה עם אפליקציות. המאפיינים של רעש הבהוב הם; רעש זה גדל כאשר התדר פוחת, רעש זה משויך לזרם DC בתוך מכשירים אלקטרוניים והוא כולל את אותו תכולת הספק בכל אוקטבה. הנה שאלה בשבילך, מה זה רעש לבן?