Op-vahvistimessa on useita melulähteitä ( operaatiovahvistin ), mutta salaperäisin melun lähde on välkyntämelu. Tämä johtuu johtavuuskaistan epäsäännöllisyydestä ja kohinasta, joka johtuu transistoreiden bias-virroista. Tämä kohina voimistuu käänteisesti taajuuden kautta, joten sitä kutsutaan usein 1/f-kohinaksi. Tätä kohinaa esiintyy edelleen korkeammilla taajuuksilla; kuitenkin muut operaatiovahvistimen melulähteet alkavat hallita, vastustaen 1/f-kohinavaikutuksia. Tämä melu vaikuttaa kaikkeen elektroniikkaan, kuten toimintaan vahvistimet mutta tällä kohinalähteellä ei ole rajoituksia matalataajuisissa tiedonkeruujärjestelmissä. Parhaan tasavirtasuorituskyvyn, kuten matalan poikkeaman ja alhaisen alkusiirtymän, tarjoamiseksi nollaryömintävahvistimilla on myös lisäetu, joka eliminoi välkyntäkohinan, mikä on erittäin tärkeää matalataajuisissa sovelluksissa. Tässä artikkelissa käsitellään yleiskatsausta välkkymisen melu -työ ja sen sovellukset.

Mikä on välkyntäkohina/värinäkohina?

Välkyntäkohina tai 1/f-kohina on elektronisen melun tyyppi, jota yksinkertaisesti esiintyy lähes kaikissa elektronisissa laitteissa ja siihen voi liittyä monia muita vaikutuksia, kuten epäpuhtauksia johtavassa kanavassa, generointi- ja rekombinaatiomelu transistorin sisällä kantavirran vuoksi. Tätä kohinaa kutsutaan usein vaaleanpunaiseksi kohinaksi tai 1/f-kohinaksi. Tätä kohinaa esiintyy pääasiassa kaikissa elektronisissa laitteissa ja sillä on erilaisia syitä, vaikka ne liittyvät yleensä tasavirtaan. Se on merkittävä monilla elektronisilla aloilla ja se on merkittävä RF-lähteinä käytetyissä oskillaattorissa.

Tämä kohina tunnetaan myös matalataajuisena kohinana, koska tämän kohinan tehospektritiheys kasvaa, kun taajuutta kasvatetaan. Tämä kohina voidaan havaita normaalisti alle muutaman KHz:n taajuudella. Välkyntäkohinan kaistanleveys vaihtelee välillä 10 MHz - 10 Hz.

Välkyntäkohinayhtälö

Välkyntämelua esiintyy yksinkertaisesti lähes kaikissa elektronisissa komponenteissa. Joten tämä kohina mainitaan suhteessa puolijohdelaitteisiin, kuten transistoreihin ja erityisesti MOSFET laitteet. Tämä melu voidaan ilmaista seuraavasti

S(f) = K/f

Flicker Noise -toimintaperiaate

Flicker noise toimii nostamalla yleistä melutasoa lämpökohinatason yläpuolelle, joka on kaikissa vastuksissa. Tämä kohina löytyy yksinkertaisesti paksukalvosta ja hiilikoostumusvastukset , missä sitä kutsutaan ylimääräiseksi kohinaksi, sitä vastoin lankavastuksilla on vähiten välkyntäkohinaa.

Tämä kohina voi johtua varauksenkuljettajista, jotka jäävät loukkuun ja vapautuvat satunnaisesti kahden materiaalin rajapintojen väliin. Näin ollen tämä ilmiö esiintyy normaalisti puolijohteissa, joita käytetään instrumentointivahvistimissa sähköisten signaalien tallentamiseen.

Tämä kohina on yksinkertaisesti verrannollinen taajuuden vastakohtaan. Monissa sovelluksissa, kuten RF-oskillaattorit, on monia alueita, joilla kohina hallitsee ja muita alueita, joissa vallitsee valkoinen kohina lähteistä, kuten laukauskohina ja lämpökohina. Yleensä tämä kohina matalilla taajuuksilla hallitsee oikein suunniteltua järjestelmää.

Poistaa 1/F-kohinaa

Yleensä pilkkominen tai Chopper stabilointitekniikkaa käytetään vahvistimen offsetjännitteen pienentämiseen. Mutta koska välkyntäkohina on lähellä tasataajuista matalataajuista kohinaa, sitä myös vähennetään tehokkaasti käyttämällä tätä tekniikkaa. Tämä tekniikka yksinkertaisesti toimii katkaisemalla tai vuorottelemalla i/p-signaaleja i/p-vaiheessa ja sen jälkeen taas pilkkomalla signaalit o/p-vaiheessa. Tämä on siis yhtä suuri kuin modulaatio neliöaallon kanssa.

“valitse ja aseta robotti ”

ADA4522-2-lohkokaavio välkyntäkohinalle

Yllä olevassa ADA4522-lohkokaaviossa i/p-signaali voidaan yksinkertaisesti moduloida katkotaajuudelle CHOP:ssa._SISÄÄN vaiheessa. i/p-signaali CHOP:ssa_OUT vaihe demoduloidaan synkronisesti takaisin alkutaajuudelleen ja samalla vahvistimen i/p-asteen välkyntäkohina ja offset yksinkertaisesti moduloidaan katkaisutaajuudelle.

Alkuperäisen offset-jännitteen pienentämisen lisäksi offsetin ja yhteismuotoisen jännitteen muutosta pienennetään, mikä tarjoaa erittäin hyvän DC-lineaarisuuden ja korkean CMRR:n (common-mode rejection ratio). Katkaisu vähentää myös offset-jännitteen poikkeamaa ja lämpötilaa, tästä syystä katkosta käyttävää vahvistinta kutsutaan usein zero-drift -vahvistimiksi. Tässä yksi tärkein asia, joka meidän on otettava huomioon, on se, että nollaryömintävahvistimet poistavat vain vahvistimen välkyntäkohinan. Kaikki eri lähteistä, kuten anturista, peräisin oleva välkyntämelu kulkee läpi muuttumattomana.

Katkaisussa käytetty kompromissi on se, että se asettaa kytkentäartefakteja lähtöön ja parantaa tulon bias-virtaa. Vahvistimen lähdössä aaltoilu ja häiriöt näkyvät oskilloskoopilla katsottuna ja kohinan piikit näkyvät kohinan spektritiheydessä, kun niitä tarkastellaan spektrianalysaattorilla. Analogisista laitteista uusimmat nollaryömintävahvistimet, kuten ADA4522 nollaryömintävahvistinperhe, käyttävät patentoitua offset- ja aaltoilunkorjaussilmukkapiiriä kytkentäartefaktien vähentämiseksi.

Silppuamista käytetään myös ADC- ja instrumentointivahvistimet . Katkaisua käytetään tämän kohinan poistamiseen eri laitteissa, kuten AD8237 true rail-to-rail, AD7124-4 matalakohinainen ja pienitehoinen, nollaryömintä instrumentointivahvistin, 24-bittinen Σ-Δ ADC, 32-bittinen Σ-Δ ADC , AD7177-2 ultralow noise jne.

“muuntaa 3 vaihetta 1 vaiheeksi ”

Yksi neliöaaltomodulaation käytön suurin haittapuoli on, että näillä aalloilla on erilaisia harmonisia. Joten kohina jokaisessa harmonisessa demoduloidaan dc-takaisin. Tämän sijaan, jos käytämme siniaaltomodulaatiota, tämä on paljon vähemmän herkkä melulle ja voi parantaa erittäin pieniä signaaleja suuressa kohinassa, muuten häiriöitä esiintyy. Joten tätä lähestymistapaa käytetään lukittavien vahvistimien kautta.

Ero lämpökohinan ja välkyntämelun välillä

Eroa lämpökohinan ja välkyntämelun välillä käsitellään alla.

Lämpömelu	Välkyntäkohina
Kohina, joka syntyy sähköjohtimessa olevien elektronien lämpösekoituksesta tasapainotilassa, tunnetaan termisenä kohinana.	Melua, joka aiheutuu satunnaisesti loukkuun jääneistä ja vapautuneista varauksenkuljettajista kahden materiaalin rajapinnan välillä, kutsutaan välkyntäkohinaksi.
Tämä kohina tunnetaan myös nimellä Johnson noise, Nyquist noise tai Johnson-Nyquist noise.	Tätä kohinaa kutsutaan myös 1/f-kohinaksi.
Lämpökohinaa esiintyy aina, kun virta kulkee läpi vastuksen.	Tätä kohinaa esiintyy tavallisesti puolijohteissa, joita käytetään instrumentointivahvistimessa erilaisten sähköisten signaalien tallentamiseen.
Alemmat loisvastuskomponentit vähentävät lämpömelun intensiteettiä.	Tätä kohinan intensiteettiä vähennetään katkaisijan tai katkaisijan stabilointimenetelmän avulla aina, kun vahvistimen offset-jännitettä pienennetään.
Lämpökohina voidaan poistaa normalisoimalla takaisinsirontasignaali koko SAR-kuvassa, mikä on välttämätöntä SAR-tietojen kvantitatiiviselle ja kvalitatiiviselle hyödyntämiselle.	Tämä melu voidaan poistaa erilaisilla tekniikoilla, kuten AC-virityksellä ja katkaisulla.

Mikä on välkyntäkohina MOSFETissä?

MOSFETeillä on korkea rajataajuus (fc), kuten GHz-alue taas BJT:t & JFET:illä on pienempi rajataajuus, kuten 1 kHz. Yleensä matalilla taajuuksilla olevissa JFET:issä on enemmän kohinaa kuin BJT:issä ja niillä voi olla korkea fc, kuten useita kHz, eikä niitä suositella välkyntämelulle.

Hyödyt ja haitat

The välkkymän melun edut Sisällytä seuraavat.

Se on matalataajuista kohinaa, joten jos taajuus kasvaa, tämä kohina vähenee.
Se on puolijohdelaitteisiin liittyvää kohinaa, joka liittyy laitteiden valmistusprosessiin ja fysiikkaan.
Vaikutukset havaitaan yleensä matalilla taajuuksilla elektronisissa komponenteissa.

The välkkymän melun haitat Sisällytä seuraavat.

Tämä kohina voi rajoittaa suorituskykyä kaikissa tarkoissa DC-signaaliketjuissa.
Kaikentyyppisten vastusten kokonaismelutasoa voidaan nostaa lämpömelutason yli.
Se on taajuudesta riippuvainen.

Sovellukset

The välkkymiskohinan sovellukset e sisältää seuraavat.

“puoliaallon tasasuuntaaja vs koko aallon tasasuuntaaja ”

Tätä kohinaa löytyy joistakin passiivisista laitteista ja kaikista aktiivisista elektronisista komponenteista.
Tämä ilmiö esiintyy tavallisesti puolijohteissa, joita käytetään pääasiassa sähköisten signaalien tallentamiseen instrumentointivahvistimissa.
Tämä BJT:n kohina määrittää laitteen vahvistusrajoitukset.
Tätä kohinaa esiintyy hiilikoostumusvastuksissa.
Yleensä tätä kohinaa esiintyy aktiivisissa laitteissa, koska varaus käyttäytyy satunnaisesti.

Q). Miksi välkyntäkohinaa pidetään vaaleanpunaisena?

Vaaleanpunaista kohinaa kutsutaan myös välkyntäkohinaksi, koska sen spektritehotiheys pienenee 3 dB oktaavia kohti. Joten vaaleanpunaisen kohinakaistan teho on kääntäen verrannollinen taajuuteen. Kun taajuus on korkeampi, teho on pienempi.

K), Kuinka pääsen eroon välkkymisestä?

Tätä kohinaa voidaan tehokkaasti vähentää katkaisijan stabilointitekniikalla, jossa vahvistimen offset-jännitettä pienennetään.

Q). Miten välkyntäkohina mitataan?

Virran tai jännitteen välkyntäkohinan mittaus voidaan tehdä samalla tavalla kuin muutkin melun mittaukset. Näytteenottospektrianalysaattorilaite ottaa äärellisen ajan näytteen kohinasta ja laskee Fourier-muunnoksen FFT-algoritmin avulla. Nämä instrumentit eivät toimi matalilla taajuuksilla tämän melun mittaamiseksi kokonaan. Joten näytteenottolaitteet ovat laajakaistaisia ja niissä on korkea melu. Nämä voivat vähentää kohinaa käyttämällä useita näytejälkiä ja laskemalla niistä keskiarvon. Perinteisissä spektrianalysaattorilaitteissa on edelleen ylivoimainen SNR kapeakaistaisen hankinnan ansiosta.

Näin ollen tämä on yleiskatsaus välkyntämelusta – sovellusten parissa työskenteleminen. Välkyntäkohinan ominaisuudet ovat; tämä kohina lisääntyy taajuuden pienentyessä, tämä kohina liittyy elektronisten laitteiden tasavirtaan ja sisältää saman tehosisällön joka oktaavissa. Tässä on sinulle kysymys, mitä on valkoinen kohina?