Atış Gürültüsü : Devre, Çalışma, Vs Johnson Gürültüsü ve Darbe Gürültüsü ve Uygulamaları

Atış gürültüsü ilk olarak elektron ve iyon emisyon teorisinin genişletilmesinde önemli bir rol oynayan Alman fizikçi Walter Schottky tarafından geliştirildi. Termiyonik valfler veya vakum tüpleri üzerinde çalışırken, tüm dış gürültü kaynakları ortadan kaldırıldığında bile iki tür gürültünün kaldığını gözlemledi. Belirlediği bir tanesi, termal gürültü olarak bilinen sıcaklığın bir sonucuydu, geri kalan ise atış gürültüsü. İçinde elektrik devreleri , johnson/termal Gürültü, atış gürültüsü, 1/f gürültüsü veya Pembe/Titreşimsiz gürültü gibi farklı türde gürültü kaynakları vardır. Bu makalede, bir Atış sesi – uygulamalarla çalışmak.

Atış Gürültüsü Nedir?

Elektrik yükünün ayrık doğasından kaynaklanan bir tür elektronik gürültü, atış gürültüsü olarak bilinir. Elektronik devrelerde, bu gürültü bir DC akımında rastgele dalgalanmalara sahiptir çünkü aslında akım bir elektron akışına sahiptir. Bu gürültü esas olarak yarı iletken cihazlar Schottky bariyer diyotları, PN bağlantıları ve tünel bağlantıları gibi. Termal gürültü gibi değil, bu gürültü esas olarak akım akışına bağlıdır ve PN tünel bağlantı cihazlarında daha belirgindir.

Atış gürültüsü, özellikle kısa süreli ölçeklerde ölçüm yapılırken son derece küçük akımlarda önemlidir. Bu gürültü özellikle akım seviyeleri yüksek olmadığında fark edilir. Yani bu esas olarak istatistiksel akım akışından kaynaklanmaktadır.

Atış Gürültüsü Devresi

Bir fotoğraf montaj devresine sahip atış gürültüsü deney düzeneği aşağıda gösterilmiştir. Bu kurulum, değişken yoğunluklu bir ampul içerir ve fotodiyot basit bir devreye bağlanır. Aşağıdaki devrede, multimetre, foto devre ile seri bağlı bir RF direnci boyunca voltaj beslemesini ölçmek için kullanılır.

Devredeki bir anahtar fotoakımın (veya) kalibrasyon sinyalinin devrenin geri kalanına verilip verilemeyeceğini seçer. Sağ taraftaki op-amp, rezistansa paralel bağlanır ve atış gürültüsü montaj kutusunun yaklaşık on kat kazanç elde etmesine neden olur.

Osiloskop, ortaya çıkan gürültü sinyalini dijital olarak birleştirmek için kullanılır. Kazanç eğrisini ayarlamak için bir zayıflatıcı ile seri olarak bir fonksiyon üreteci kullanılır. Burada, bir fonksiyon oluşturucu kullanarak zayıflatılmış bir sinüzoidal sinyal aracılığıyla ölçüm zincirinin çok dikkatli bir şekilde kalibre edilmesiyle Shot gürültü deneyine başladık. Kazanç kaydedilir (g(f) = Vout(f)/Vin(f)).

Bu deney sırasında ışık foto devresi VF içerisinde 8 farklı voltaj için osiloskop ile 20 kez ölçülen gürültünün RMS voltajını basitçe kaydettik. Ardından foto devreyi kırdık ve arka plandaki gürültü seviyesini kaydettik.

Bu devrede, ölçülen gürültü, osiloskop tarafından kullanılan entegrasyon süresine bağlı olarak biraz değişebilir, ancak bu, %0,1 belirsizlik mertebesinde değişir ve belirsizliğin hakim olduğu için onu görmezden gelebiliriz. gerilim içindeki rastgele dalgalanmalar.

Atış Gürültüsü Mevcut Formülü

Atış gürültüsü, bir akım boyunca akım akışı olduğunda meydana gelir. Pn kavşağı . Üzerinde çeşitli kavşaklar var Entegre devreler . Bariyer geçişi basitçe rastgeledir ve üretilen DC akımı, çeşitli rastgele temel akım sinyallerinin toplamıdır. Bu gürültü tüm frekansların üzerinde sabittir. Atış gürültüsü akım formülü aşağıda gösterilmiştir.

In = √2qIΔf

Nerede,

'q', 1.6 × 10-19 coulomb'a eşdeğer bir elektron üzerindeki yüktür.

'I', kavşak boyunca akım akışıdır.

'Δf', Hertz cinsinden bant genişliğidir.

Fark S/B Çekim Gürültüsü, Johnson Gürültüsü ve Darbe Gürültüsü

Atış gürültüsü, Johnson gürültüsü ve dürtü gürültüsü arasındaki fark aşağıda tartışılmaktadır.

Avantajlar ve dezavantajlar

bu atış gürültüsünün avantajları aşağıdakileri dahil edin.

• Yüksek frekanslardaki atış gürültüsü, karasal dedektörler için sınırlayıcı gürültüdür.
• Bu gürültü, diğer deneysel yöntemlerin ötesinde temel fiziksel süreçler hakkında değerli bilgiler sağlar.
• Sinyal gücü daha hızlı arttığından, atış gürültüsünün göreli oranı azalır ve S/N oranı artar.

bu atış gürültüsünün dezavantajları aşağıdakileri dahil edin.

• Bu gürültü, fotodiyotta tespit edilen fotonların sayısındaki dalgalanmalardan kaynaklanır.
• Tünel kavşağında oluşan düşük geçiş filtresi (LPF) nedeniyle sinyal kaybını telafi etmek için bir ölçüm sonrası veri modifikasyonuna ihtiyaç duyar.
• Bu, kuantum-sınırlı yoğunluktaki gürültüdür. Çeşitli lazerler, minimum olarak yüksek gürültü frekansları için atış gürültüsüne çok yakındır.

Uygulamalar

bu atış gürültüsü uygulamaları aşağıdakileri dahil edin.

• Bu gürültü esas olarak PN bağlantıları, tünel bağlantıları ve Schottky bariyer diyotları gibi yarı iletken cihazlarda görülebilir.
• Temel fizik, optik algılama, elektronik, telekomünikasyon vb. alanlarda önemlidir.
• Bu tip gürültüye elektronik devrelerde ve RF devrelerinde granüler akım doğasının bir etkisi olarak rastlanır.
• Bu gürültü, çok düşük güçlü bir sistemde çok anlamlıdır.
• Bu gürültü, nicelenmiş yük doğası ve pn-kavşağı boyunca bireysel taşıyıcı enjeksiyonu ile ilişkilidir.
• Bu gürültü, herhangi bir voltaj uygulanmadan ve herhangi bir normal akım akışı olmadan meydana gelen dengedeki akım dalgalanmalarından basitçe ayırt edilir.
• Atış gürültüsü, elektron yükünün ayrıklığından kaynaklanan elektrik akımı içindeki zamana bağlı dalgalanmalardır.

Q). Atış Gürültüsüne Neden Beyaz Gürültü Denir?

A). Bu gürültü, tutarlı bir spektral yoğunluğa sahip olduğu için sıklıkla beyaz gürültü olarak bilinir. Beyaz gürültünün ana örnekleri, Atış gürültüsü ve Termal gürültüdür.

Q). İletişimde Gürültü Faktörü Nedir?

Bir cihaz içindeki S/N oranı bozulmasının ölçüsüdür. Yani, i/p'deki S/N Oranının çıkıştaki S/N oranına oranıdır.

Q). Photodetector'da Atış Gürültüsü nedir?

A). Optik homodinin saptanmasında fotodedektör içindeki atış gürültüsü, ya kuantize edilmiş elektromanyetik alanın sıfır noktası dalgalanmalarına, aksi halde foton soğurma prosedürünün ayrı doğasına atfedilir.

Q). Atış Gürültüsü Nasıl Ölçülür?

A). Bu gürültü, bu atış gürültüsü = 10 log(2hν/P) dBc/Hz) kullanılarak ölçülür. dBc içindeki 'c', sinyale görelidir, dolayısıyla dBm/Hz içinde atış gürültü gücünü elde etmek için sinyal gücü 'P' ile çarparız.

Q). Atış Gürültüsünü nasıl azaltırsınız?

Bu gürültü azaltılabilir

1. Sinyal gücünün arttırılması: Sistemdeki akım miktarının arttırılması atış gürültüsünün nispi katkısını azaltacaktır.
2. Sinyalin ortalamasını alma: Aynı sinyalin çoklu ölçümlerinin ortalaması, gürültünün zaman içinde ortalaması alınacağı için çekim gürültüsünü azaltacaktır.
3. Gürültü filtrelerinin uygulanması: Alçak geçiren filtreler gibi filtreler, yüksek frekanslı gürültü bileşenlerini sinyalden çıkarmak için kullanılabilir.
4. Sıcaklığın düşürülmesi: Sistemin sıcaklığının arttırılması, termal gürültü miktarını artıracak ve atış gürültüsünü nispeten daha az önemli hale getirecektir.
5. Doğru dedektörü seçme: Daha geniş bir aktif alana veya daha yüksek elektron toplama verimliliğine sahip bir dedektör kullanmak, atış gürültüsünün etkisini azaltabilir.

Böylece, bu atış gürültüsüne genel bakış ve uygulamaları. Genellikle, bu gürültü bir voltaj farkı veya potansiyel bariyer olduğunda meydana gelir. Delikler ve elektronlar gibi yük taşıyıcılar bariyeri geçtikten sonra bu gürültü üretilebilir. Örneğin, bir transistör, bir diyot ve bir vakum tüpü atış sesi üretecektir. İşte size bir soru, gürültü nedir?