Er zijn verschillende ruisbronnen in een op-amp ( operationele versterker ) maar de meest mysterieuze geluidsbron is flikkergeluid. Dit wordt veroorzaakt door onregelmatigheden in de geleidingsbaan en ruis vanwege de biasstromen in de transistors. Deze ruis verbetert omgekeerd door de frequentie, daarom wordt het vaak 1/f-ruis genoemd. Deze ruis is nog aanwezig bij hogere frequenties; andere ruisbronnen in de op-amp beginnen echter te beheersen, wat de 1/f-ruiseffecten tegenwerkt. Deze ruis zal alle elektronica zoals operationeel beïnvloeden versterkers maar deze ruisbron heeft geen beperkingen binnen laagfrequente data-acquisitiesystemen. Om de beste DC-prestaties te leveren, zoals een lage offset-drift en een lage initiële offset, hebben zero-drift-versterkers ook het extra voordeel dat ze flikkergeluid elimineren, wat erg belangrijk is voor laagfrequente toepassingen. Dit artikel bespreekt een overzicht van flikkerend geluid –werken en zijn toepassingen.

Wat is de definitie van flikkerruis/flikkerruis?

Flikkerruis of 1/f-ruis is een soort elektronische ruis die in bijna alle elektronische apparaten voorkomt en verschillende andere effecten kan hebben, zoals onzuiverheden in een geleidend kanaal, generatie- en recombinatieruis in een transistor vanwege basisstroom. Deze ruis wordt vaak roze ruis of 1/f ruis genoemd. Deze ruis komt voornamelijk voor in alle elektronische apparaten en heeft verschillende oorzaken, hoewel deze over het algemeen verband houden met de gelijkstroom. Het is belangrijk in veel elektronische velden en het is belangrijk in oscillatoren die worden gebruikt als RF-bronnen.

Deze ruis wordt ook wel laagfrequente ruis genoemd omdat de spectrale vermogensdichtheid van deze ruis toeneemt wanneer de frequentie wordt verhoogd. Deze ruis kan normaal worden waargenomen onder een paar KHz. De flikkerruisbandbreedte varieert van 10 MHz tot 10 Hz.

Vergelijking van flikkerruis

Flikkergeluid komt nu eenmaal voor in bijna alle elektronische componenten. Dus deze ruis wordt genoemd met betrekking tot halfgeleiderapparaten zoals transistors en in het bijzonder MOSFET apparaten. Dit geluid kan worden uitgedrukt als

S(f) = K/f

Flikkergeluid Werkingsprincipe

Flikkerruis werkt door het algehele ruisniveau te verhogen tot boven het thermische ruisniveau, dat aanwezig is in alle weerstanden. Deze ruis is gewoon te vinden in dikke film & weerstanden van koolstofsamenstelling , waar het ook bekend staat als overmatige ruis, daarentegen hebben draadgewonden weerstanden de minste hoeveelheid flikkerruis.

Deze ruis kan worden veroorzaakt door ladingsdragers die willekeurig vastzitten en vrijkomen tussen de grensvlakken van twee materialen. Dit fenomeen komt dus normaal voor in halfgeleiders die worden gebruikt in instrumentatieversterkers voor het opnemen van elektrische signalen.

Deze ruis is gewoon evenredig met het tegenovergestelde van de frequentie. In veel toepassingen, zoals RF-oscillatoren, zijn er veel regio's waar de ruis domineert en andere regio's waar de witte ruis van bronnen zoals schotruis en thermische ruis domineert. Over het algemeen domineert deze ruis bij lage frequenties een goed ontworpen systeem.

Eliminatie van 1/F-ruis

Over het algemeen is het hakken of Bijl stabilisatietechniek wordt gebruikt om de offsetspanning van de versterker te verminderen. Maar aangezien flikkergeluid in de buurt komt van laagfrequente gelijkstroomruis, wordt het ook efficiënt verminderd door deze techniek te gebruiken. Deze techniek werkt simpelweg door de i/p-signalen in de i/p-fase af te hakken of af te wisselen en daarna de signalen weer af te hakken in de o/p-fase. Dit is dus gelijk aan modulatie met een blokgolf.

ADA4522-2 Blokdiagram voor flikkergeluid

In het bovenstaande ADA4522-blokschema kan het i/p-signaal eenvoudig worden gemoduleerd naar de afsnijfrequentie bij de CHOP_IN fase. Het i/p-signaal op de CHOP_UIT trap wordt synchroon terug gedemoduleerd naar zijn beginfrequentie en tegelijkertijd worden de flikkerruis en offset van de i/p-trap van de versterker eenvoudigweg gemoduleerd naar de hakfrequentie.

“wat is een eekhoornkooimotor? ”

Naast het verlagen van de oorspronkelijke offsetspanning, wordt de verandering binnen offset en common-mode spanning verminderd, wat zorgt voor een zeer goede DC-lineariteit en een hoge CMRR (common-mode rejection ratio). Hakken vermindert ook de offset-spanningsdrift en temperatuur, om deze reden worden de versterkers die hakken gebruiken vaak nul-drift versterkers genoemd. Een belangrijk ding waar we hier rekening mee moeten houden, is dat de zero-drift versterkers alleen het flikkergeluid van de versterker verwijderen. Elk flikkerend geluid van verschillende bronnen, zoals de sensor, wordt onveranderd doorgelaten.

De wisselwerking die voor hakken wordt gebruikt, is dat het schakelartefacten in de uitvoer instelt en de ingangsbiasstroom verbetert. Op de versterkeruitgang zijn de rimpel en glitches zichtbaar zodra ze op een oscilloscoop zijn bekeken en zijn pieken van ruis zichtbaar in de spectrale dichtheid van ruis wanneer ze worden bekeken met een spectrumanalysator. Van analoge apparaten maken de nieuwste zero-drift versterkers zoals de ADA4522 zero-drift versterkerfamilie gebruik van een gepatenteerde offset & een rimpelcorrectieluscircuit om schakelartefacten te verminderen.

Hakken wordt ook gebruikt voor ADC's & instrumentatie versterkers . Hakken wordt gebruikt om deze ruis te elimineren in verschillende apparaten zoals de AD8237 echte rail-to-rail, AD7124-4 low noise & low power, zero-drift instrumentatieversterker, 24-bit Σ-Δ ADC, 32-bit Σ-Δ ADC , AD7177-2 ultralaag geluidsniveau, enz.

Een belangrijk nadeel van het gebruik van blokgolfmodulatie is dat deze golven verschillende harmonischen hebben. Ruis bij elke harmonische wordt dus gedemoduleerd naar gelijkstroom terug. In plaats daarvan, als we sinusgolfmodulatie gebruiken, is dit veel minder kwetsbaar voor ruis en kan het extreem kleine signalen in de grote ruis verbeteren, anders interferentie. Dus deze benadering wordt gebruikt door middel van lock-in versterkers.

Verschil tussen thermische ruis en flikkergeluid

Het verschil tussen thermische ruis en flikkergeluid wordt hieronder besproken.

Thermische ruis	Flikkerend geluid
De ruis die wordt gegenereerd door de thermische agitatie van de elektronen in een elektrische geleider in evenwicht staat bekend als thermische ruis.	Het geluid dat wordt veroorzaakt door willekeurig gevangen en vrijgegeven ladingsdragers tussen de interfaces van twee materialen, staat bekend als flikkergeluid.
Deze ruis wordt ook wel Johnson-ruis, Nyquist-ruis of Johnson-Nyquist-ruis genoemd.	Deze ruis wordt ook wel 1/f ruis genoemd.
Thermische ruis treedt altijd op wanneer er stroom door de weerstand stroomt.	Deze ruis treedt normaal gesproken op in halfgeleiders die worden gebruikt in een instrumentatieversterker om verschillende elektrische signalen op te nemen.
De intensiteit van thermische ruis zal worden verlaagd door de lagere parasitaire weerstandscomponenten.	Deze ruisintensiteit wordt verlaagd door middel van een chopper- of chopper-stabilisatiemethode, waar de offset-spanning van de versterker ook wordt verlaagd.
Thermische ruis kan worden verwijderd door het terugverstrooiingssignaal in het volledige SAR-beeld te normaliseren, wat nodig is voor zowel kwantitatief als kwalitatief gebruik van SAR-gegevens.	Deze ruis kan worden verwijderd met verschillende technieken zoals excitatie en hakken.

Wat is flikkerruis in MOSFET?

MOSFET's hebben een hoge afsnijfrequentie (fc) zoals het GHz-bereik terwijl BJT's & JFET's hebben een lagere afsnijfrequentie zoals 1 kHz. Over het algemeen vertonen JFET's bij lage frequenties meer ruis in vergelijking met BJT's en ze kunnen een hoge 'fc' hebben, zoals meerdere kHz, en hebben niet de voorkeur voor flikkergeluid.

Voor-en nadelen

De flikkergeluid voordelen omvatten het volgende.

Het is een laagfrequent geluid, dus als de frequentie toeneemt, wordt dit geluid verminderd.
Het is een inherent geluid in halfgeleiderapparaten dat verband houdt met de fabricageprocedure en de fysica van de apparaten.
De effecten worden meestal waargenomen bij lage frequenties in elektronische componenten.

De flikkergeluid nadelen omvatten het volgende.

In elke nauwkeurige DC-signaalketen kan deze ruis de prestaties beperken.
Het totale ruisniveau kan worden verhoogd ten opzichte van het thermische ruisniveau in alle soorten weerstanden.
Het is frequentieafhankelijk.

toepassingen

De toepassingen van flikkergeluid e omvatten het volgende.

Deze ruis wordt aangetroffen in sommige passieve apparaten en alle actieve elektronische componenten.
Dit fenomeen treedt normaal gesproken op in halfgeleiders die voornamelijk worden gebruikt om elektrische signalen op te nemen in instrumentatieversterkers.
Deze ruis in BJT's bepaalt de versterkende beperkingen van het apparaat.
Deze ruis treedt op in weerstanden met koolstofsamenstelling.
Over het algemeen treedt deze ruis op bij actieve apparaten omdat de lading willekeurig gedrag vertoont.

Q). Waarom wordt flikkergeluid als roze beschouwd?

Roze ruis wordt ook flikkerruis genoemd omdat de spectrale vermogensdichtheid met 3 dB per octaaf afneemt. Het vermogen van de roze ruisband is dus omgekeerd evenredig met de frequentie. Als de frequentie hoger is, is het vermogen lager.

V), Hoe kom ik van flikkerend geluid af?

Deze ruis kan efficiënt worden verminderd door middel van een chopper-stabilisatietechniek waarbij de offset-spanning van de versterker wordt verlaagd.

“soorten diodes en hun toepassing ”

Q). Hoe wordt flikkergeluid gemeten?

De flikkeringsruismeting in stroom of spanning kan op dezelfde manier worden uitgevoerd als andere soorten ruismetingen. Het bemonsteringsspectrumanalysatorinstrument neemt een eindige tijdmonster van de ruis en berekent de Fourier-transformatie via het FFT-algoritme. Deze instrumenten werken niet bij lage frequenties om deze ruis volledig te meten. Bemonsteringsinstrumenten zijn dus breedband en hebben veel ruis. Deze kunnen de ruis verminderen door meerdere voorbeeldsporen te gebruiken en deze te middelen. Spectrumanalyse-instrumenten van het conventionele type hebben nog steeds superieure SNR vanwege hun smalbandige acquisitie.

Dit is dus een overzicht van flikkergeluid – werken met applicaties. De kenmerken van flikkergeluid zijn; deze ruis neemt toe wanneer de frequentie afneemt, deze ruis wordt geassocieerd met een gelijkstroom in elektronische apparaten en bevat dezelfde vermogensinhoud in elk octaaf. Hier is een vraag voor u, wat is witte ruis?