Postoje različiti izvori šuma u operacijskom pojačalu ( operacijsko pojačalo ), ali najtajanstveniji izvor buke je buka treperenja. To je uzrokovano nepravilnostima unutar vodljive trake i šumom zbog prednaponskih struja u tranzistorima. Ovaj šum raste obrnuto proporcionalno frekvenciji, pa se često naziva 1/f šum. Ovaj šum je prisutan i dalje na višim frekvencijama; no drugi izvori buke u op-ampu počinju kontrolirati, suprotstavljajući se učincima buke 1/f. Ova buka će utjecati na rad cijele elektronike pojačala ali ovaj izvor šuma nema ograničenja unutar niskofrekventnih sustava za prikupljanje podataka. Kako bi se osigurala najbolja istosmjerna izvedba poput niskog pomaka pomaka i niskog početnog pomaka, pojačala s nultim pomakom također imaju dodatnu prednost uklanjanja šuma treperenja, što je vrlo kritično za niske frekvencije. Ovaj članak govori o pregledu buka treperenja – rad i njegove primjene.

Što je buka treperenja/buka treperenja definicija?

Šum treperenja ili 1/f šum vrsta je elektroničkog šuma koji se jednostavno pojavljuje u gotovo svim elektroničkim uređajima i može doći s raznim drugim učincima poput nečistoća unutar vodljivog kanala, generiranja i rekombinacijskog šuma unutar tranzistora zbog bazne struje. Ovaj šum se često naziva ružičasti šum ili 1/f šum. Ovaj šum uglavnom se javlja u svim elektroničkim uređajima i ima različite uzroke iako su oni općenito povezani s protokom istosmjerne struje. Značajan je u mnogim elektroničkim poljima i značajan je u oscilatorima koji se koriste kao RF izvori.

Ova buka je također poznata kao niskofrekventna buka jer će se spektralna gustoća snage ove buke povećati kada se poveća frekvencija. Ovaj šum se normalno može primijetiti ispod nekoliko KHz. Propusni opseg šuma treperenja kreće se od 10 MHz do 10 Hz.

Jednadžba šuma treperenja

Šum treperenja jednostavno se pojavljuje u gotovo svim elektroničkim komponentama. Dakle, ovaj se šum spominje u vezi s poluvodičkim uređajima kao što su tranzistori i posebno MOSFET uređaja. Ova buka se može izraziti kao

S(f) = K/f

Princip rada buke treperenja

Flicker buka djeluje tako da povećava ukupnu razinu buke iznad razine toplinske buke, koja je prisutna u svim otpornicima. Taj se šum jednostavno nalazi u debelom filmu i otpornici ugljičnog sastava , gdje god je to poznato kao višak buke, Nasuprot tome, žičani otpornici imaju najmanju količinu buke treperenja.

Ovu buku mogu uzrokovati nositelji naboja koji su zarobljeni i otpušteni nasumično između sučelja dva materijala. Stoga se ovaj fenomen obično događa u poluvodičima koji se koriste u instrumentacijskim pojačalima za snimanje električnih signala.

Ovaj šum je jednostavno proporcionalan suprotnosti od frekvencije. U mnogim primjenama kao što su RF oscilatori, postoje mnoga područja u kojima dominira šum i druga područja u kojima dominira bijeli šum iz izvora kao što su udarni šum i toplinski šum. Općenito, ovaj šum na niskim frekvencijama dominira pravilno projektiranim sustavom.

Uklanjanje 1/F šuma

Općenito, sjeckanje ili Helikopter tehnika stabilizacije koristi se za smanjenje napona pomaka pojačala. No, budući da je šum titranja blizu istosmjernog niskofrekventnog šuma, onda se i on učinkovito smanjuje korištenjem ove tehnike. Ova tehnika jednostavno funkcionira sjeckanjem ili izmjenom i/p signala u i/p stupnju i nakon toga ponovno sjeckanjem signala u o/p stupnju. Dakle, ovo je jednako modulacija s kvadratnim valom.

ADA4522-2 Blok dijagram za buku treperenja

U gornjem ADA4522 blok dijagramu, i/p signal se može jednostavno modulirati na frekvenciju sjeckanja na CHOP_U pozornici. I/p signal na CHOP-u_VAN stupanj se sinkrono demodulira natrag na svoju početnu frekvenciju i u isto vrijeme, šum treperenja i pomak i/p stupnja pojačala jednostavno se moduliraju na frekvenciju sjeckanja.

Uz smanjenje izvornog napona pomaka, smanjene su promjene unutar napona pomaka i zajedničkog načina rada, što osigurava vrlo dobru DC linearnost i visok CMRR (omjer odbijanja zajedničkog načina rada). Sjeckanje također smanjuje pomak napona pomaka i temperaturu, zbog toga se pojačala koja koriste sjeckanje često nazivaju pojačalima s nultim pomakom. Ovdje trebamo uzeti u obzir jednu glavnu stvar, a to je da pojačala s nultim pomakom uklanjaju samo treperenje pojačala. Svaki šum titranja iz raznih izvora poput senzora proći će nepromijenjen.

Kompromis koji se koristi za sjeckanje je taj što postavlja preklopne artefakte u izlaz i povećava ulaznu prednaponsku struju. Na izlazu pojačala, mreškanje i smetnje vidljivi su kada se gledaju na osciloskopu, a skokovi šuma vidljivi su u spektralnoj gustoći šuma kada se gledaju analizatorom spektra. Od analognih uređaja, najnovija pojačala s nultim pomakom kao što je obitelj pojačala s nultim pomakom ADA4522 koriste patentirani krug petlje za pomak i korekciju valovitosti za smanjenje artefakata pri prebacivanju.

Sjeckanje se također koristi za ADC i instrumentacijska pojačala . Sjeckanje se koristi za uklanjanje ove buke u različitim uređajima kao što su AD8237 pravi rail-to-rail, AD7124-4 niske buke i niske snage, instrumentacijsko pojačalo s nultim pomakom, 24-bitni Σ-Δ ADC, 32-bitni Σ-Δ ADC , AD7177-2 ultraniska buka, itd.

Jedan glavni nedostatak korištenja pravokutne modulacije valova je taj što ti valovi imaju različite harmonike. Dakle, šum na svakom harmoniku će se demodulirati u istosmjernu struju. Umjesto toga, ako koristimo modulaciju sinusnog vala, onda je to mnogo manje osjetljivo na šum i može poboljšati izuzetno male signale u velikoj buci inače prisutnosti smetnji. Stoga se ovaj pristup koristi kroz zaključana pojačala.

Razlika između toplinskog šuma i buke treperenja

Razlika između toplinske buke i buke treperenja raspravlja se u nastavku.

Toplinski šum	Šum treperenja
Šum koji nastaje toplinskim potresanjem elektrona u električnom vodiču u ravnoteži poznat je kao toplinski šum.	Buka koju uzrokuju nasumično zarobljeni i oslobođeni nositelji naboja između dva sučelja materijala poznata je kao buka treperenja.
Ova buka je također poznata kao Johnsonova buka, Nyquistova buka ili Johnson-Nyquistova buka.	Ovaj šum je također poznat kao 1/f šum.
Toplinski šum javlja se uvijek kada struja teče kroz otpornik.	Ovaj šum se obično pojavljuje u poluvodičima koji se koriste u instrumentacijskom pojačalu za snimanje različitih električnih signala.
Intenzitet toplinskog šuma smanjit će se nižim komponentama parazitskog otpora.	Intenzitet ovog šuma smanjit će se putem čopera ili metode stabilizacije čopera, gdje god se smanji napon pomaka pojačala.
Toplinski šum može se ukloniti normalizacijom povratnog raspršenog signala u kompletnoj SAR slici, što je neophodno i za kvantitativnu i za kvalitativnu upotrebu SAR podataka.	Ova se buka može ukloniti različitim tehnikama kao što su pobuđivanje izmjeničnom strujom i sjeckanje.

Što je šum treperenja u MOSFET-u?

MOSFET-ovi imaju visoku graničnu frekvenciju (fc) poput raspona GHz BJTs & JFET-ovi imaju nižu graničnu frekvenciju poput 1 kHz. Općenito, JFET-ovi na niskim frekvencijama pokazuju više šuma u usporedbi s BJT-ovima i mogu imati visok 'fc' od nekoliko kHz i nisu poželjni za buku treperenja.

Prednosti i nedostatci

The prednosti šuma treperenja uključuju sljedeće.

To je niskofrekventni šum, pa će se taj šum smanjiti ako se frekvencija poveća.
To je inherentna buka unutar poluvodičkih uređaja povezana s proizvodnim postupkom i fizikom uređaja.
Učinci se obično opažaju na niskim frekvencijama unutar elektroničkih komponenti.

The nedostaci buke treperenja uključuju sljedeće.

U svakom preciznom lancu istosmjernog signala, ovaj šum može ograničiti performanse.
Ukupna razina buke može se povećati u odnosu na razinu toplinske buke u svim vrstama otpornika.
Ovisi o frekvenciji.

Prijave

The primjene buke treperenja e uključuju sljedeće.

“tablica istinitosti dekodera za sedam segmenata ”

Ova buka nalazi se u nekim pasivnim uređajima i svim aktivnim elektroničkim komponentama.
Ovaj se fenomen obično događa u poluvodičima koji se uglavnom koriste za snimanje električnih signala u instrumentacijskim pojačalima.
Ovaj šum u BJT-ovima određuje ograničenja pojačanja uređaja.
Ova buka se javlja u otpornicima ugljičnog sastava.
Općenito, ova se buka pojavljuje u aktivnim uređajima jer se punjenje nosi nasumično.

Q). Zašto se šum treperenja smatra ružičastim?

Ružičasti šum također se naziva i šumom treperenja jer se njegova spektralna gustoća snage smanjuje za 3 dB po oktavi. Dakle, snaga pojasa ružičastog šuma obrnuto je proporcionalna frekvenciji. Kada je frekvencija veća, tada je snaga manja.

P), Kako se riješiti treperenja?

Ovaj se šum može učinkovito smanjiti tehnikom stabilizacije čopera gdje se smanjuje napon pomaka pojačala.

Q). Kako se mjeri buka treperenja?

Mjerenje šuma treperenja u struji ili naponu može se izvesti slično drugim vrstama mjerenja šuma. Instrument analizatora spektra za uzorkovanje uzima konačni vremenski uzorak iz buke i izračunava Fourierovu transformaciju putem FFT algoritma. Ovi instrumenti ne rade na niskim frekvencijama kako bi u potpunosti izmjerili ovaj šum. Dakle, instrumenti za uzorkovanje su širokopojasni i imaju visoku buku. Oni mogu smanjiti šum korištenjem više tragova uzorka i njihovim usrednjavanjem. Konvencionalni instrumenti analizatora spektra još uvijek imaju superioran SNR zbog svoje uskopojasne akvizicije.

Dakle, ovo je pregled šuma treperenja – rad s aplikacijama. Karakteristike buke treperenja su; ovaj šum se povećava kada se frekvencija smanjuje, ovaj šum je povezan s istosmjernom strujom unutar elektroničkih uređaja i uključuje isti sadržaj snage u svakoj oktavi. Evo pitanja za vas, što je bijeli šum?