Ο θόρυβος των πυροβολισμών αναπτύχθηκε για πρώτη φορά από τον Γερμανό φυσικό, συγκεκριμένα τον «Walter Schottky», ο οποίος έπαιξε κύριο ρόλο στην επέκταση της θεωρίας εκπομπής ηλεκτρονίων και ιόντων. Ενώ εργαζόταν σε θερμιονικές βαλβίδες ή σωλήνες κενού, παρατήρησε ότι ακόμη και όταν είχαν αφαιρεθεί όλες οι εξωτερικές πηγές θορύβου παρέμειναν δύο είδη θορύβου. Ένα που προσδιόρισε ήταν ένα αποτέλεσμα της θερμοκρασίας που είναι γνωστό ως θερμικός θόρυβος, ενώ το υπόλοιπο είναι θόρυβος πυροβολισμών. Σε ηλεκτρικά κυκλώματα , υπάρχουν διάφοροι τύποι πηγών θορύβου, όπως θόρυβος johnson/ θερμικός θόρυβος, θόρυβος βολής, θόρυβος 1/f ή θόρυβος Ροζ/Τρεμοπαίγματος. Αυτό το άρθρο εξετάζει μια επισκόπηση του α θόρυβος πυροβολισμών – εργασία με εφαρμογές.

Τι είναι το Shot Noise;

Ένας τύπος ηλεκτρονικού θορύβου που δημιουργείται από τη διακριτή φύση του ηλεκτρικού φορτίου είναι γνωστός ως θόρυβος βολής. Στα ηλεκτρονικά κυκλώματα, αυτός ο θόρυβος έχει τυχαίες διακυμάνσεις σε ένα συνεχές ρεύμα, επειδή στην πραγματικότητα το ρεύμα έχει μια ροή ηλεκτρονίων. Αυτός ο θόρυβος είναι αισθητός κυρίως σε συσκευές ημιαγωγών όπως οι διόδους φραγμού Schottky, οι διασταυρώσεις PN και οι διασταυρώσεις σήραγγας. Όχι όπως ο θερμικός θόρυβος, αυτός ο θόρυβος εξαρτάται κυρίως από τη ροή του ρεύματος και είναι πιο εμφανής στις συσκευές διασταύρωσης σήραγγας PN.

Ο θόρυβος βολής είναι σημαντικός με εξαιρετικά μικρά ρεύματα, κυρίως κατά τη μέτρηση σε μικρές χρονικές κλίμακες. Αυτός ο θόρυβος είναι ιδιαίτερα αισθητός όταν τα τρέχοντα επίπεδα δεν είναι υψηλά. Αυτό λοιπόν οφείλεται κυρίως στη στατιστική ροή ρεύματος.

Κύκλωμα θορύβου βολής

Η πειραματική ρύθμιση θορύβου λήψης με κύκλωμα συναρμολόγησης φωτογραφιών φαίνεται παρακάτω. Αυτή η ρύθμιση περιλαμβάνει μια λάμπα μεταβλητής έντασης και φωτοδίοδος που συνδέονται με ένα απλό κύκλωμα. Στο παρακάτω κύκλωμα, το πολύμετρο χρησιμοποιείται για τη μέτρηση της παροχής τάσης σε μια αντίσταση ραδιοσυχνοτήτων που είναι συνδεδεμένη σε σειρά με το κύκλωμα φωτογραφίας.

“πως να μελετησω ενα καλωδιο ”

Ένας διακόπτης στο κύκλωμα επιλέγει εάν το φωτορεύμα (ή) το σήμα βαθμονόμησης μπορεί να δοθεί στο υπόλοιπο κύκλωμα. Ο οπ-ενισχυτής που βρίσκεται στη δεξιά πλευρά συνδέεται παράλληλα με την αντίσταση με αποτέλεσμα το κιβώτιο διάταξης θορύβου βολής να έχει περίπου δεκαπλάσιο κέρδος.

Κύκλωμα θορύβου βολής

Ο παλμογράφος χρησιμοποιείται για την ψηφιακή ενσωμάτωση του προκύπτοντος σήματος θορύβου. Μια γεννήτρια συναρτήσεων χρησιμοποιείται σε σειρά με έναν εξασθενητή για τη ρύθμιση της καμπύλης απολαβής. Εδώ, ξεκινήσαμε το πείραμα Shot noise με πολύ προσεκτική βαθμονόμηση της αλυσίδας μέτρησης μέσω ενός εξασθενημένου ημιτονοειδούς σήματος χρησιμοποιώντας μια γεννήτρια συναρτήσεων. Το κέρδος καταγράφεται (g(f) = Vout(f)/Vin(f)).

Κατά τη διάρκεια αυτού του πειράματος, καταγράψαμε απλώς την τάση RMS του θορύβου που μετράται από τον παλμογράφο 20 φορές για 8 διαφορετικές τάσεις εντός του φωτοκυκλώματος VF. Μετά από αυτό, σπάσαμε το φωτογραφικό κύκλωμα και καταγράψαμε το επίπεδο θορύβου στο παρασκήνιο.

Σε αυτό το κύκλωμα, ο θόρυβος που μετράται μπορεί να αλλάξει ελαφρώς ανάλογα με το χρόνο ολοκλήρωσης που χρησιμοποιεί ο παλμογράφος, ωστόσο, αυτός κυμαίνεται της τάξης του 0,1% αβεβαιότητας και μπορούμε να τον αγνοήσουμε, καθώς κυριαρχείται από την αβεβαιότητα που προκαλείται από τυχαίες διακυμάνσεις εντός της τάσης.

Φόρμουλα ρεύματος θορύβου βολής

Ο θόρυβος βολής εμφανίζεται όταν το ρεύμα ρέει σε όλο το α Διασταύρωση ΠΝ . Υπάρχουν διάφοροι κόμβοι ολοκληρωμένα κυκλώματα . Η διέλευση φραγμού είναι απλώς τυχαία και το συνεχές ρεύμα που παράγεται είναι το άθροισμα των διαφόρων τυχαίων στοιχειωδών σημάτων ρεύματος. Αυτός ο θόρυβος είναι σταθερός πάνω από όλες τις συχνότητες. Ο τύπος ρεύματος θορύβου βολής φαίνεται παρακάτω.

Σε = √2qIΔf

Οπου,

«q» είναι το φορτίο ενός ηλεκτρονίου που είναι ισοδύναμο με 1,6 × 10-19 κουλόμπ.

Το «I» είναι η ροή του ρεύματος σε όλη τη διασταύρωση.

Το «Δf» είναι το εύρος ζώνης σε Hertz.

Difference B/W Shot Noise, Johnson Noise & Impulse Noise

Η διαφορά μεταξύ του θορύβου βολής, του θορύβου Johnson και του θορύβου ώθησης συζητούνται παρακάτω.

Θόρυβος πυροβολισμών	Johnson Noise	Κρουστικός θόρυβος
Ο θόρυβος που προκύπτει λόγω της διακριτής φύσης των φορτίων που μεταφέρονται μέσω ηλεκτρονίων/οπών είναι γνωστός ως θόρυβος βολής.	Ο θόρυβος που δημιουργείται μέσω της θερμικής ανάδευσης των φορέων φορτίου είναι γνωστός ως θόρυβος Johnson.	Ο θόρυβος που συγκρατεί έναν γρήγορο ευκρινή ήχο, διαφορετικά μια γρήγορη έκρηξη διάρκειας βολής όπως ένας πυροβολισμός είναι γνωστός ως παλμικός θόρυβος.
Αυτός ο θόρυβος είναι επίσης γνωστός ως κβαντικός θόρυβος.	Ο θόρυβος Johnson ονομάζεται επίσης θόρυβος/θερμικός θόρυβος Nyquist.	Ο παλμικός θόρυβος είναι επίσης γνωστός ως θόρυβος έκρηξης.
Αυτός ο θόρυβος είναι ανεξάρτητος από τη συχνότητα και τη θερμοκρασία.	Αυτός ο θόρυβος είναι ανάλογος της θερμοκρασίας.	Αυτό δεν εξαρτάται από τη θερμοκρασία.
Αυτός ο θόρυβος εμφανίζεται κυρίως στη μέτρηση φωτονίων εντός οπτικών συσκευών, όπου ο θόρυβος αυτός σχετίζεται με τη σωματιδιακή φύση της δέσμης.	Ο θερμικός θόρυβος εμφανίζεται κυρίως από την τυχαία κίνηση των ελεύθερων ηλεκτρονίων μέσα σε έναν αγωγό που προκύπτει από τη θερμική ανάδευση.	Ο παλμικός θόρυβος εμφανίζεται κυρίως μέσω καταιγίδων κεραυνών & μεταβατικών τάσεων μέσω ηλεκτρομηχανικών συστημάτων μεταγωγής.

Πλεονεκτήματα και μειονεκτήματα

ο πλεονεκτήματα του θορύβου βολής περιλαμβάνουν τα ακόλουθα.

“δύο εναλλάκτες φορτίζουν μία μπαταρία ”

Ο θόρυβος βολής στις υψηλές συχνότητες είναι ο περιοριστικός θόρυβος για τους επίγειους ανιχνευτές.
Αυτός ο θόρυβος παρέχει απλώς πολύτιμες πληροφορίες για βασικές φυσικές διεργασίες πέρα από άλλες πειραματικές μεθόδους.
Εφόσον η ισχύς του σήματος ενισχύεται πιο γρήγορα, τότε η σχετική αναλογία του θορύβου λήψης μειώνεται και ο λόγος S/N αυξάνεται.

ο μειονεκτήματα του θορύβου βολής περιλαμβάνουν τα ακόλουθα.

Αυτός ο θόρυβος προκαλείται απλώς από τις διακυμάνσεις του αριθμού των φωτονίων που ανιχνεύονται στη φωτοδίοδο.
Χρειάζεται μια τροποποίηση δεδομένων μετά τη μέτρηση για να αντισταθμίσει την απώλεια σήματος λόγω του χαμηλοπερατού φίλτρου (LPF) που σχηματίζεται μέσω της διασταύρωσης της σήραγγας.
Αυτός είναι θόρυβος περιορισμένης κβαντικής έντασης. Διάφορα λέιζερ είναι πολύ κοντά στο θόρυβο λήψης, τουλάχιστον για συχνότητες υψηλού θορύβου.

Εφαρμογές

ο εφαρμογές θορύβου βολής περιλαμβάνουν τα ακόλουθα.

Αυτός ο θόρυβος είναι κυρίως ορατός σε συσκευές ημιαγωγών όπως συνδέσεις PN, διασταυρώσεις σήραγγας και διόδους φραγμού Schottky.
Είναι σημαντικό στη θεμελιώδη φυσική, την οπτική ανίχνευση, την ηλεκτρονική, τις τηλεπικοινωνίες κ.λπ.
Αυτός ο τύπος θορύβου συναντάται σε ηλεκτρονικά κυκλώματα & ραδιοσυχνότητες ως αποτέλεσμα της κοκκώδους φύσης του ρεύματος.
Αυτός ο θόρυβος είναι πολύ σημαντικός σε ένα σύστημα πολύ χαμηλής κατανάλωσης.
Αυτός ο θόρυβος συσχετίζεται με την κβαντισμένη φύση φόρτισης και την έγχυση μεμονωμένου φορέα σε όλη τη διασταύρωση pn.
Αυτός ο θόρυβος απλώς διακρίνεται από τις διακυμάνσεις του ρεύματος σε ισορροπία που συμβαίνουν χωρίς καμία τάση και χωρίς κανονική ροή ρεύματος.
Ο θόρυβος βολής είναι οι εξαρτώμενες από το χρόνο διακυμάνσεις του ηλεκτρικού ρεύματος που προκαλούνται από τη διακριτικότητα του φορτίου ηλεκτρονίου.

Q). Γιατί το Shot Noise ονομάζεται White Noise;

ΕΝΑ). Αυτός ο θόρυβος είναι συχνά γνωστός ως λευκός θόρυβος επειδή έχει σταθερή φασματική πυκνότητα. Τα κύρια παραδείγματα Λευκού θορύβου είναι ο θόρυβος βολής και ο θερμικός θόρυβος.

Q). Τι είναι ο παράγοντας θορύβου στην επικοινωνία;

Είναι το μέτρο της υποβάθμισης του λόγου S/N μέσα σε μια συσκευή. Άρα, είναι η αναλογία της αναλογίας S/N στο i/p προς την αναλογία S/N στην έξοδο.

Q). Τι είναι το Shot Noise στον Φωτοανιχνευτή;

ΕΝΑ). Ο θόρυβος βολής εντός του φωτοανιχνευτή στην ανίχνευση της οπτικής ομοδυνίνης αποδίδεται είτε στις διακυμάνσεις του σημείου μηδέν του κβαντισμένου ηλεκτρομαγνητικού πεδίου, διαφορετικά στη χωριστή φύση της διαδικασίας απορρόφησης φωτονίων.

Q). Πώς μετράται ο θόρυβος πυροβολισμών;

ΕΝΑ). Αυτός ο θόρυβος μετριέται χρησιμοποιώντας αυτόν τον θόρυβο βολής = 10 log (2hν/P) σε dBc/Hz). Το «c» εντός dBc είναι σχετικό με το σήμα, επομένως πολλαπλασιάζουμε μέσω της ισχύος σήματος «P» για να λάβουμε την ισχύ θορύβου βολής εντός dBm/Hz.

Q). Πώς μειώνετε τον θόρυβο πυροβολισμών;

Αυτός ο θόρυβος μπορεί να μειωθεί κατά

Αύξηση της ισχύος του σήματος: Η αύξηση της ποσότητας ρεύματος στο σύστημα θα μειώσει τη σχετική συμβολή του θορύβου βολής.
Μέσος όρος του σήματος: Ο μέσος όρος πολλαπλών μετρήσεων του ίδιου σήματος θα μειώσει τον θόρυβο της λήψης, καθώς ο μέσος όρος του θορύβου θα υπολογιστεί με την πάροδο του χρόνου.
Εφαρμογή φίλτρων θορύβου: Μπορούν να χρησιμοποιηθούν φίλτρα όπως φίλτρα χαμηλής διέλευσης για την αφαίρεση στοιχείων θορύβου υψηλής συχνότητας από το σήμα.
Μείωση θερμοκρασίας: Η αύξηση της θερμοκρασίας του συστήματος θα αυξήσει την ποσότητα του θερμικού θορύβου, καθιστώντας τον θόρυβο των πυροβολισμών σχετικά λιγότερο σημαντικό.
Επιλογή του σωστού ανιχνευτή: Η χρήση ενός ανιχνευτή με μεγαλύτερη ενεργή περιοχή ή υψηλότερη απόδοση συλλογής ηλεκτρονίων μπορεί να μειώσει την επίδραση του θορύβου βολής.

Έτσι, αυτό είναι μια επισκόπηση του θορύβου πυροβολισμού και τις εφαρμογές του. Συνήθως, αυτός ο θόρυβος συμβαίνει κάθε φορά που υπάρχει διαφορικό τάσης ή φράγμα δυναμικού. Μόλις οι φορείς φορτίου όπως οι τρύπες και τα ηλεκτρόνια περάσουν το φράγμα, τότε αυτός ο θόρυβος μπορεί να δημιουργηθεί. Για παράδειγμα, ένα τρανζίστορ, μια δίοδος και ένας σωλήνας κενού θα δημιουργήσουν θόρυβο πυροβολισμού. Εδώ είναι μια ερώτηση για εσάς, τι είναι ο θόρυβος;