Có nhiều nguồn nhiễu khác nhau trong op-amp ( hoạt động khuếch đại ) nhưng nguồn tiếng ồn bí ẩn nhất là tiếng ồn nhấp nháy. Điều này là do sự bất thường trong làn dẫn và tiếng ồn do dòng điện phân cực trong các bóng bán dẫn. Nhiễu này tăng tỷ lệ nghịch với tần số, do đó nó thường được gọi là nhiễu 1/f. Tiếng ồn này vẫn còn ở tần số cao hơn; tuy nhiên, các nguồn nhiễu khác trong op-amp bắt đầu kiểm soát, chống lại hiệu ứng nhiễu 1/f. Tiếng ồn này sẽ ảnh hưởng đến tất cả các thiết bị điện tử như hoạt động bộ khuếch đại tuy nhiên, nguồn tiếng ồn này không có giới hạn trong các hệ thống thu thập dữ liệu tần số thấp. Để cung cấp hiệu suất dc tốt nhất như độ lệch bù thấp và độ lệch ban đầu thấp, bộ khuếch đại không độ lệch cũng có thêm lợi ích để loại bỏ nhiễu nhấp nháy, điều này rất quan trọng đối với các ứng dụng tần số thấp. Bài viết này đề cập đến một cái nhìn tổng quan về tiếng ồn nhấp nháy -làm việc và các ứng dụng của nó.

Định nghĩa nhiễu nhấp nháy/Nhiễu nhấp nháy là gì?

Nhiễu nhấp nháy hoặc nhiễu 1/f là một loại nhiễu điện tử chỉ xảy ra ở hầu hết các thiết bị điện tử và có thể đi kèm với nhiều hiệu ứng khác như tạp chất trong kênh dẫn điện, nhiễu tạo và tái hợp trong bóng bán dẫn do dòng điện cơ sở. Tiếng ồn này thường được gọi là tiếng ồn hồng hoặc tiếng ồn 1/f. Tiếng ồn này chủ yếu xảy ra ở tất cả các thiết bị điện tử và nó có nhiều nguyên nhân khác nhau mặc dù những nguyên nhân này thường liên quan đến dòng điện một chiều. Nó có ý nghĩa trong nhiều lĩnh vực điện tử và nó có ý nghĩa trong các bộ tạo dao động được sử dụng làm nguồn RF.

Nhiễu này còn được gọi là nhiễu tần số thấp vì mật độ phổ công suất của nhiễu này sẽ tăng lên khi tần số tăng. Tiếng ồn này có thể được quan sát bình thường ở dưới một vài KHz. Băng thông tiếng ồn nhấp nháy nằm trong khoảng từ 10 MHz đến 10 Hz.

Phương trình tiếng ồn nhấp nháy

Tiếng ồn nhấp nháy chỉ xảy ra ở hầu hết các linh kiện điện tử. Vì vậy, tiếng ồn này được đề cập liên quan đến các thiết bị bán dẫn như bóng bán dẫn & đặc biệt là MOSFET thiết bị. Tiếng ồn này có thể được thể hiện như

S(f) = K/f

Nguyên tắc làm việc tiếng ồn nhấp nháy

Tiếng ồn nhấp nháy hoạt động bằng cách tăng mức tiếng ồn tổng thể trên mức tiếng ồn nhiệt, hiện diện trong tất cả các điện trở. Tiếng ồn này chỉ đơn giản được tìm thấy trong phim dày & điện trở thành phần carbon , bất cứ nơi nào nó được gọi là nhiễu quá mức, Ngược lại, điện trở quấn dây có ít nhiễu nhấp nháy nhất.

Tiếng ồn này có thể do các hạt mang điện bị giữ lại và giải phóng ngẫu nhiên giữa các giao diện của hai vật liệu. Do đó, hiện tượng này xảy ra bình thường trong các chất bán dẫn được sử dụng trong các bộ khuếch đại thiết bị để ghi tín hiệu điện.

Tiếng ồn này chỉ đơn giản là tỷ lệ thuận với tần số ngược lại. Trong nhiều ứng dụng như bộ tạo dao động RF, có nhiều vùng có nhiễu chiếm ưu thế & các vùng khác có nhiễu trắng từ các nguồn như nhiễu bắn và nhiễu nhiệt chiếm ưu thế. Nói chung, tiếng ồn này ở tần số thấp chiếm ưu thế trong một hệ thống được thiết kế phù hợp.

Loại bỏ nhiễu 1/F

Nói chung, việc cắt nhỏ hoặc Dao bầu kỹ thuật ổn định được sử dụng để giảm điện áp bù của bộ khuếch đại. Tuy nhiên, vì tiếng ồn nhấp nháy gần với tiếng ồn tần số thấp DC, nên nó cũng được giảm hiệu quả bằng cách sử dụng kỹ thuật này. Kỹ thuật này hoạt động đơn giản bằng cách cắt hoặc xen kẽ các tín hiệu i/p ở giai đoạn i/p và sau đó lại cắt các tín hiệu ở giai đoạn o/p. Vì vậy, điều này là bằng điều chế với sóng vuông.

Sơ đồ khối ADA4522-2 cho tiếng ồn nhấp nháy

Trong sơ đồ khối ADA4522 ở trên, tín hiệu i/p có thể được điều chế đơn giản thành tần số cắt tại CHOP_TRONG sân khấu. Tín hiệu i/p tại CHOP_NGOÀI tầng được giải điều chế đồng bộ trở lại tần số ban đầu của nó & đồng thời, tiếng ồn chập chờn và độ lệch của tầng i/p của bộ khuếch đại được điều biến đơn giản thành tần số cắt.

Ngoài việc giảm điện áp bù ban đầu, sự thay đổi trong điện áp bù và chế độ chung cũng giảm, điều này mang lại độ tuyến tính DC rất tốt và CMRR cao (tỷ lệ loại bỏ chế độ chung). Cắt cũng làm giảm độ lệch điện áp bù và nhiệt độ, vì lý do này, bộ khuếch đại sử dụng cắt thường được gọi là bộ khuếch đại không trôi. Ở đây, một điều chính mà chúng ta cần xem xét đó là, bộ khuếch đại zero-drift chỉ loại bỏ tiếng ồn chập chờn của bộ khuếch đại. Bất kỳ tiếng ồn nhấp nháy nào từ các nguồn khác nhau như cảm biến sẽ không thay đổi.

“chức năng chuyển bộ lọc thông cao bậc nhất ”

Sự đánh đổi được sử dụng để cắt nhỏ là nó thiết lập việc chuyển đổi các tạo tác thành đầu ra và tăng cường dòng điện phân cực đầu vào. Trên đầu ra của bộ khuếch đại, có thể nhìn thấy gợn sóng & Trục trặc khi được xem trên máy hiện sóng & các gai nhiễu có thể nhìn thấy trong mật độ phổ của nhiễu khi được xem bằng máy phân tích phổ. Từ các thiết bị tương tự, các bộ khuếch đại zero-drift mới nhất như dòng bộ khuếch đại zero-drift ADA4522 sử dụng một mạch vòng hiệu chỉnh độ lệch và độ lệch đã được cấp bằng sáng chế để giảm các thành phần chuyển mạch.

Chopping cũng được sử dụng cho ADC & thiết bị khuếch đại . Cắt được sử dụng để loại bỏ tiếng ồn này trong các thiết bị khác nhau như AD8237 true rail-to-rail, AD7124-4 tiếng ồn thấp & công suất thấp, bộ khuếch đại thiết bị không trôi, 24-bit Σ-Δ ADC, 32-bit Σ-Δ ADC , tiếng ồn siêu nhỏ AD7177-2, v.v.

Một nhược điểm chính của việc sử dụng điều chế sóng vuông là những sóng này có nhiều sóng hài khác nhau. Vì vậy, tiếng ồn ở mọi sóng hài sẽ được giải điều chế trở lại dc. Thay vì điều này, nếu chúng ta sử dụng điều chế sóng hình sin, thì điều này sẽ ít bị nhiễu hơn nhiều & có thể cải thiện các tín hiệu cực nhỏ trong nhiễu lớn nếu không sẽ có nhiễu. Vì vậy, phương pháp này được sử dụng thông qua các bộ khuếch đại khóa.

Sự khác biệt giữa nhiễu nhiệt và nhiễu nhấp nháy

Sự khác biệt giữa tiếng ồn nhiệt và tiếng ồn nhấp nháy được thảo luận dưới đây.

Tiếng ồn nhiệt	Tiếng ồn nhấp nháy
Tiếng ồn được tạo ra bởi sự kích động nhiệt của các electron trong một dây dẫn điện ở trạng thái cân bằng được gọi là tiếng ồn nhiệt.	Tiếng ồn gây ra bởi các hạt mang điện bị mắc kẹt và giải phóng ngẫu nhiên giữa hai giao diện của vật liệu được gọi là tiếng ồn nhấp nháy.
Tiếng ồn này còn được gọi là tiếng ồn Johnson, tiếng ồn Nyquist hoặc tiếng ồn Johnson-Nyquist.	Tiếng ồn này còn được gọi là tiếng ồn 1/f.
Nhiễu nhiệt luôn xảy ra khi dòng điện chạy qua điện trở.	Tiếng ồn này thường xảy ra trong các chất bán dẫn được sử dụng trong bộ khuếch đại thiết bị để ghi lại các tín hiệu điện khác nhau.
Cường độ tiếng ồn nhiệt sẽ bị giảm bởi các thành phần kháng ký sinh thấp hơn.	Cường độ tiếng ồn này sẽ được giảm thông qua phương pháp ổn định bộ cắt hoặc bộ cắt, bất cứ nơi nào điện áp bù của bộ khuếch đại bị giảm.
Có thể loại bỏ nhiễu nhiệt bằng cách chuẩn hóa tín hiệu tán xạ ngược trong hình ảnh SAR hoàn chỉnh, điều này cần thiết cho cả việc sử dụng dữ liệu SAR định lượng và định tính.	Tiếng ồn này có thể được loại bỏ bằng các kỹ thuật khác nhau như kích thích và cắt ac.

Tiếng ồn nhấp nháy trong MOSFET là gì?

MOSFET có tần số cắt cao (fc) như dải GHz trong khi BJT & JFET có tần số cắt thấp hơn như 1 kHz. Nói chung, các JFET ở tần số thấp thể hiện nhiều tiếng ồn hơn so với các BJT và chúng có thể có 'fc' cao như vài kHz và không được ưu tiên cho tiếng ồn nhấp nháy.

Ưu điểm và nhược điểm

Các lợi thế tiếng ồn nhấp nháy bao gồm những điều sau đây.

Đó là tiếng ồn tần số thấp, vì vậy, nếu tần số tăng lên thì tiếng ồn này sẽ giảm đi.
Đó là tiếng ồn cố hữu bên trong các thiết bị bán dẫn liên quan đến quy trình sản xuất & vật lý của thiết bị.
Các hiệu ứng được quan sát thường ở tần số thấp trong các thành phần điện tử.

Các nhược điểm tiếng ồn nhấp nháy bao gồm những điều sau đây.

Trong bất kỳ chuỗi tín hiệu DC chính xác nào, tiếng ồn này có thể hạn chế hiệu suất.
Mức nhiễu tổng thể có thể tăng lên so với mức nhiễu nhiệt ở tất cả các loại điện trở.
Nó phụ thuộc vào tần số.

Các ứng dụng

Các ứng dụng của tiếng ồn nhấp nháy e bao gồm những điều sau đây.

Tiếng ồn này được tìm thấy trong một số thiết bị thụ động & tất cả các linh kiện điện tử hoạt động.
Hiện tượng này thường xảy ra trong chất bán dẫn chủ yếu được sử dụng để ghi tín hiệu điện trong bộ khuếch đại thiết bị.
Tiếng ồn này trong các BJT xác định các giới hạn khuếch đại của thiết bị.
Tiếng ồn này xảy ra trong điện trở thành phần carbon.
Nói chung, tiếng ồn này xảy ra trong các thiết bị đang hoạt động vì điện tích mang hành vi ngẫu nhiên.

Hỏi). Tại sao Flicker Noise được coi là màu hồng?

Tiếng ồn hồng còn được gọi là tiếng ồn nhấp nháy vì mật độ công suất phổ của nó giảm 3 dB trên mỗi quãng tám. Vì vậy, công suất của dải nhiễu hồng tỷ lệ nghịch với tần số. Khi tần số cao hơn, thì công suất thấp hơn.

Q), Làm cách nào để loại bỏ Tiếng ồn nhấp nháy?

Tiếng ồn này có thể được giảm một cách hiệu quả thông qua kỹ thuật ổn định chopper trong đó điện áp bù của bộ khuếch đại được giảm xuống.

Hỏi). Tiếng ồn nhấp nháy được đo như thế nào?

Phép đo tiếng ồn nhấp nháy trong dòng điện hoặc điện áp có thể được thực hiện tương tự như các loại phép đo tiếng ồn khác. Thiết bị phân tích phổ lấy mẫu lấy một mẫu thời gian hữu hạn từ nhiễu và tính toán biến đổi Fourier thông qua thuật toán FFT. Những thiết bị này không hoạt động ở tần số thấp để đo hoàn toàn tiếng ồn này. Vì vậy, dụng cụ lấy mẫu là băng thông rộng và có độ ồn cao. Chúng có thể giảm tiếng ồn bằng cách sử dụng nhiều dấu vết mẫu và lấy trung bình chúng. Các thiết bị phân tích phổ loại thông thường vẫn có SNR vượt trội do khả năng thu nhận băng tần hẹp của chúng.

Như vậy, đây là tổng quan về tiếng ồn nhấp nháy - làm việc với các ứng dụng. Các đặc điểm của tiếng ồn nhấp nháy là; tiếng ồn này tăng lên khi tần số giảm, tiếng ồn này được liên kết với dòng điện một chiều trong các thiết bị điện tử và nó bao gồm cùng một nội dung năng lượng trong mỗi quãng tám. Đây là một câu hỏi dành cho bạn, tiếng ồn trắng là gì?