Operatīvajā pastiprinātājā ir dažādi trokšņu avoti ( operacionālais pastiprinātājs ), bet visnoslēpumainākais trokšņa avots ir mirgošanas troksnis. To izraisa nelīdzenumi vadīšanas joslā un troksnis tranzistoros esošo slīpo strāvu dēļ. Šis troksnis palielinās apgriezti ar frekvenci, tāpēc to bieži sauc par 1/f troksni. Šis troksnis joprojām pastāv augstākās frekvencēs; tomēr citi darbības pastiprinātāja trokšņu avoti sāk kontrolēt, iebilstot pret 1/f trokšņa efektiem. Šis troksnis ietekmēs visu elektroniku, piemēram, darbību pastiprinātāji taču šim trokšņa avotam nav ierobežojumu zemas frekvences datu iegūšanas sistēmās. Lai nodrošinātu vislabāko līdzstrāvas veiktspēju, piemēram, zemas nobīdes novirzi un zemu sākotnējo nobīdi, nulles novirzes pastiprinātājiem ir arī papildu priekšrocības, kas novērš mirgošanas troksni, kas ir ļoti svarīgi zemas frekvences lietojumiem. Šajā rakstā ir apskatīts pārskats par mirgošanas troksnis –darbs un tā pielietojumi.
Kas ir mirgošanas trokšņa/mirgošanas trokšņa definīcija?
Mirgošanas troksnis jeb 1/f troksnis ir elektroniskā trokšņa veids, kas vienkārši rodas gandrīz visās elektroniskajās ierīcēs un var būt saistīts ar dažādiem citiem efektiem, piemēram, piemaisījumiem vadošā kanālā, ģenerēšanas un rekombinācijas troksni tranzistorā bāzes strāvas dēļ. Šo troksni bieži sauc par rozā troksni vai 1/f troksni. Šis troksnis galvenokārt rodas visās elektroniskajās ierīcēs, un tam ir dažādi cēloņi, lai gan tie parasti ir saistīti ar līdzstrāvas plūsmu. Tas ir nozīmīgs daudzās elektroniskās jomās un ir nozīmīgs oscilatoros, ko izmanto kā RF avotus.
Šis troksnis ir pazīstams arī kā zemas frekvences troksnis, jo šī trokšņa jaudas spektrālais blīvums tiks palielināts, palielinot frekvenci. Šo troksni parasti var novērot zem dažiem KHz. Mirgojošā trokšņa joslas platums svārstās no 10 MHz līdz 10 Hz.
Mirgojošā trokšņa vienādojums
Mirgošanas troksnis vienkārši rodas gandrīz visos elektroniskajos komponentos. Tātad šis troksnis ir minēts saistībā ar pusvadītāju ierīcēm, piemēram, tranzistoriem un jo īpaši MOSFET ierīces. Šo troksni var izteikt kā
S(f) = K/f
Mirgošanas trokšņa darbības princips
Mirgojošais troksnis darbojas, palielinot kopējo trokšņa līmeni virs termiskā trokšņa līmeņa, kas ir visos rezistoros. Šis troksnis ir vienkārši atrodams biezā plēvē un oglekļa sastāva rezistori , visur, kur tas tiek dēvēts par pārmērīgu troksni, Turpretim stieples rezistoriem ir vismazākais mirgošanas trokšņa daudzums.
Šo troksni var izraisīt lādiņu nesēji, kas ir iesprostoti un nejauši atbrīvoti starp divu materiālu saskarnēm. Tādējādi šī parādība parasti notiek pusvadītājos, kurus izmanto instrumentu pastiprinātājos elektrisko signālu ierakstīšanai.
Šis troksnis ir vienkārši proporcionāls frekvences pretējai vērtībai. Daudzos lietojumos, piemēram, RF oscilatoros, ir daudz reģionu, kur dominē troksnis, un citos reģionos, kur dominē baltais troksnis no tādiem avotiem kā šāvienu troksnis un termiskais troksnis. Parasti šis troksnis zemās frekvencēs dominē pareizi izstrādātā sistēmā.
Novērš 1/F troksni
Parasti smalcināšanas vai Smalcinātājs Pastiprinātāja nobīdes sprieguma samazināšanai tiek izmantota stabilizācijas tehnika. Taču, tā kā mirgošanas troksnis ir tuvu līdzstrāvas zemfrekvences troksnim, tas arī tiek efektīvi samazināts, izmantojot šo metodi. Šis paņēmiens vienkārši darbojas, sasmalcinot vai mainot i/p signālus i/p stadijā un pēc tam vēlreiz sadalot signālus o/p stadijā. Tātad tas ir vienāds ar modulācija ar kvadrātveida vilni.
Iepriekš minētajā ADA4522 blokshēmā i/p signālu var vienkārši modulēt uz griešanas frekvenci pie CHOP. IN posms. I/p signāls pie CHOP ĀRĀ posms tiek sinhroni demodulēts atpakaļ uz sākotnējo frekvenci, un tajā pašā laikā pastiprinātāja i/p pakāpes mirgošanas troksnis un nobīde tiek vienkārši modulēti uz griešanas frekvenci.
Papildus sākotnējā nobīdes sprieguma samazināšanai tiek samazinātas nobīdes un kopējā režīma sprieguma izmaiņas, kas nodrošina ļoti labu līdzstrāvas linearitāti un augstu CMRR (kopējā režīma noraidīšanas koeficients). Sasmalcināšana arī samazina nobīdes sprieguma novirzi un temperatūru, šī iemesla dēļ pastiprinātāju, kas izmanto smalcināšanu, bieži sauc par nulles novirzes pastiprinātājiem. Šeit ir jāņem vērā viena galvenā lieta, proti, nulles novirzes pastiprinātāji novērš tikai pastiprinātāja mirgošanas troksni. Jebkurš mirgošanas troksnis no dažādiem avotiem, piemēram, sensora, tiks cauri nemainīts.
Kompromiss, ko izmanto smalcināšanai, ir tāds, ka tas iestata artefaktu pārslēgšanu izejā un uzlabo ieejas nobīdes strāvu. Pastiprinātāja izejā pulsācija un traucējumi ir redzami, kad tos aplūko osciloskopā, un trokšņa pīķi ir redzami trokšņa spektrālajā blīvumā, skatoties ar spektra analizatoru. No analogajām ierīcēm jaunākie nulles novirzes pastiprinātāji, piemēram, ADA4522 nulles novirzes pastiprinātāju saime, izmanto patentētu nobīdi un pulsācijas korekcijas cilpas ķēdi, lai samazinātu pārslēgšanas artefaktus.
Sasmalcināšana tiek izmantota arī ADC un instrumentu pastiprinātāji . Sasmalcināšana tiek izmantota, lai novērstu šo troksni dažādās ierīcēs, piemēram, AD8237 īstā sliede-to-rail, AD7124-4 zema trokšņa un mazjaudas, nulles novirzes instrumentu pastiprinātājs, 24 bitu Σ-Δ ADC, 32 bitu Σ-Δ ADC. , AD7177-2 īpaši zems trokšņa līmenis utt.
Viens no galvenajiem kvadrātviļņu modulācijas izmantošanas trūkumiem ir tas, ka šiem viļņiem ir dažādas harmonikas. Tātad katras harmonikas troksnis tiks demodulēts līdzstrāvas atpakaļgaitā. Tā vietā, ja mēs izmantojam sinusoidālo viļņu modulāciju, tas ir daudz mazāk jutīgs pret troksni un var uzlabot ārkārtīgi mazus signālus lielos trokšņos, pretējā gadījumā rodas traucējumi. Tāpēc šī pieeja tiek izmantota, izmantojot bloķēšanas pastiprinātājus.
Atšķirība starp termisko troksni un mirgošanas troksni
Atšķirība starp termisko troksni un mirgošanas troksni ir aplūkota tālāk.
|
Termiskais troksnis |
Mirgojošs troksnis |
| Troksni, ko rada elektronu termiskā sajaukšana elektriskajā vadītājā līdzsvara stāvoklī, sauc par termisko troksni. | Troksni, ko izraisa nejauši iesprostoti un atbrīvoti lādiņu nesēji starp divām materiāla saskarnēm, sauc par mirgošanas troksni. |
| Šis troksnis ir pazīstams arī kā Johnson noise, Nyquist troksnis vai Johnson-Nyquist troksnis. | Šis troksnis ir pazīstams arī kā 1/f troksnis. |
| Siltuma troksnis rodas vienmēr, kad strāva plūst pa visu rezistoru.
|
Šis troksnis parasti rodas pusvadītājos, ko izmanto instrumentu pastiprinātājā, lai ierakstītu dažādus elektriskos signālus. |
| Termiskā trokšņa intensitāti samazinās zemākas parazītu pretestības komponentes. | Šī trokšņa intensitāte tiks samazināta, izmantojot smalcinātāja vai čopera stabilizācijas metodi, kur tiek samazināts pastiprinātāja nobīdes spriegums. |
| Termiskos trokšņus var noņemt, normalizējot atpakaļizkliedes signālu visā SAR attēlā, kas ir nepieciešams gan kvantitatīvi, gan kvalitatīvi SAR datu izmantošanai. | Šo troksni var noņemt ar dažādām metodēm, piemēram, maiņstrāvas ierosmi un smalcināšanu.
|
Kas ir MOSFET mirgošanas troksnis?
MOSFET ir augsta robežfrekvence (fc), piemēram, GHz diapazons BJTs & JFET ir zemāka izslēgšanas frekvence, piemēram, 1 kHz. Parasti JFET zemās frekvencēs rada lielāku troksni, salīdzinot ar BJT, un tiem var būt augsts “fc”, piemēram, vairāki kHz, un tie nav ieteicami mirgošanas trokšņiem.
Priekšrocības un trūkumi
The mirgojošā trokšņa priekšrocības iekļaujiet tālāk norādīto.
- Tas ir zemas frekvences troksnis, tāpēc, ja frekvence palielinās, šis troksnis tiks samazināts.
- Tas ir pusvadītāju ierīcēm raksturīgs troksnis, kas saistīts ar ierīču ražošanas procedūru un fiziku.
- Ietekme parasti tiek novērota zemās frekvencēs elektroniskajos komponentos.
The mirgošanas trokšņa trūkumi iekļaujiet tālāk norādīto.
- Jebkurā precīzā līdzstrāvas signālu ķēdē šis troksnis var ierobežot veiktspēju.
- Visu veidu rezistoru kopējo trokšņa līmeni var palielināt virs termiskā trokšņa līmeņa.
- Tas ir atkarīgs no frekvences.
Lietojumprogrammas
The mirgošanas trokšņu pielietojumi e iekļaujiet tālāk norādīto.
- Šis troksnis ir atrodams dažās pasīvās ierīcēs un visos aktīvajos elektroniskajos komponentos.
- Šī parādība parasti rodas pusvadītājos, kurus galvenokārt izmanto elektrisko signālu ierakstīšanai instrumentu pastiprinātājos.
- Šis troksnis BJT nosaka ierīces pastiprināšanas ierobežojumus.
- Šis troksnis rodas oglekļa sastāva rezistoros.
- Parasti šis troksnis rodas aktīvās ierīcēs, jo uzlādei ir nejauša uzvedība.
Q). Kāpēc mirgošanas troksnis tiek uzskatīts par rozā?
Rozā troksni sauc arī par mirgošanas troksni, jo tā spektrālās jaudas blīvums samazinās par 3 dB uz oktāvu. Tātad rozā trokšņu joslas jauda ir apgriezti proporcionāla frekvencei. Kad frekvence ir augstāka, jauda ir mazāka.
J), Kā atbrīvoties no mirgojoša trokšņa?
Šo troksni var efektīvi samazināt, izmantojot smalcinātāja stabilizācijas paņēmienu, kurā tiek samazināts pastiprinātāja nobīdes spriegums.
Q). Kā tiek mērīts mirgošanas troksnis?
Mirgojošā trokšņa mērīšanu strāvā vai spriegumā var veikt līdzīgi kā citus trokšņa mērījumus. Paraugu ņemšanas spektra analizatora instruments ņem ierobežota laika paraugu no trokšņa un aprēķina Furjē transformāciju, izmantojot FFT algoritmu. Šie instrumenti nedarbojas zemās frekvencēs, lai pilnībā izmērītu šo troksni. Tātad paraugu ņemšanas instrumenti ir platjoslas un tiem ir augsts troksnis. Tie var samazināt troksni, izmantojot vairākas parauga pēdas un nosakot to vidējo vērtību. Tradicionālā tipa spektra analizatora instrumentiem joprojām ir labāks SNR to šaurjoslas iegūšanas dēļ.
Tādējādi tas ir mirgošanas trokšņa pārskats – darbs ar aplikācijām. Mirgojošā trokšņa īpašības ir: šis troksnis palielinās, kad frekvence samazinās, šis troksnis ir saistīts ar līdzstrāvu elektroniskajās ierīcēs, un tas ietver vienādu jaudas saturu katrā oktāvā. Šeit jums ir jautājums, kas ir baltais troksnis?
