ఫ్లికర్ నాయిస్: పని చేయడం, తొలగించడం, తేడాలు & దాని అప్లికేషన్లు

op-amp లో వివిధ శబ్ద మూలాలు ఉన్నాయి ( కార్యాచరణ యాంప్లిఫైయర్ ) కానీ అత్యంత రహస్యమైన శబ్దం మూలం ఫ్లికర్ నాయిస్. ట్రాన్సిస్టర్‌లలోని బయాస్ కరెంట్‌ల కారణంగా కండక్షన్ లేన్ & నాయిస్‌లో అసమానతల వల్ల ఇది సంభవిస్తుంది. ఈ శబ్దం ఫ్రీక్వెన్సీ ద్వారా విలోమంగా పెరుగుతుంది, కాబట్టి దీనిని తరచుగా 1/f శబ్దం అంటారు. ఈ శబ్దం ఇప్పటికీ అధిక పౌనఃపున్యాల వద్ద ఉంటుంది; అయితే op-ampలోని ఇతర శబ్ద మూలాలు 1/f నాయిస్ ఎఫెక్ట్‌లను వ్యతిరేకిస్తూ నియంత్రించడం ప్రారంభిస్తాయి. ఈ శబ్దం ఆపరేషన్ వంటి అన్ని ఎలక్ట్రానిక్‌లను ప్రభావితం చేస్తుంది యాంప్లిఫయర్లు కానీ, ఈ నాయిస్ సోర్స్ తక్కువ-ఫ్రీక్వెన్సీ డేటా అక్విజిషన్ సిస్టమ్‌లలో పరిమితులను కలిగి ఉండదు. తక్కువ ఆఫ్‌సెట్ డ్రిఫ్ట్ & తక్కువ ప్రారంభ ఆఫ్‌సెట్ వంటి ఉత్తమ dc పనితీరును అందించడానికి, జీరో-డ్రిఫ్ట్ యాంప్లిఫైయర్‌లు ఫ్లికర్ నాయిస్‌ను తొలగించడానికి అదనపు ప్రయోజనాన్ని కలిగి ఉంటాయి, ఇది తక్కువ-ఫ్రీక్వెన్సీ అప్లికేషన్‌లకు చాలా కీలకం. ఈ వ్యాసం యొక్క అవలోకనాన్ని చర్చిస్తుంది ఆడు శబ్దం - పని మరియు దాని అప్లికేషన్లు.

ఫ్లికర్ నాయిస్/ఫ్లిక్కర్ నాయిస్ డెఫినిషన్ అంటే ఏమిటి?

ఫ్లికర్ నాయిస్ లేదా 1/f నాయిస్ అనేది దాదాపు అన్ని ఎలక్ట్రానిక్ పరికరాలలో సంభవించే ఒక రకమైన ఎలక్ట్రానిక్ శబ్దం మరియు బేస్ కరెంట్ కారణంగా వాహక ఛానెల్‌లోని మలినాలు, ట్రాన్సిస్టర్‌లోని జనరేషన్ & రీకాంబినేషన్ నాయిస్ వంటి అనేక ఇతర ప్రభావాలతో రావచ్చు. ఈ శబ్దాన్ని తరచుగా పింక్ శబ్దం లేదా 1/f శబ్దం అంటారు. ఈ శబ్దం ప్రధానంగా అన్ని ఎలక్ట్రానిక్ పరికరాలలో సంభవిస్తుంది & ఇది వేర్వేరు కారణాలను కలిగి ఉంటుంది, అయితే ఇవి సాధారణంగా డైరెక్ట్ కరెంట్ ప్రవాహానికి సంబంధించినవి. ఇది అనేక ఎలక్ట్రానిక్ ఫీల్డ్‌లలో ముఖ్యమైనది & RF మూలాలుగా ఉపయోగించే ఓసిలేటర్‌లలో ఇది ముఖ్యమైనది.

ఈ శబ్దాన్ని తక్కువ-ఫ్రీక్వెన్సీ నాయిస్ అని కూడా అంటారు ఎందుకంటే ఫ్రీక్వెన్సీ పెరిగినప్పుడు ఈ శబ్దం యొక్క పవర్ స్పెక్ట్రల్ సాంద్రత పెరుగుతుంది. ఈ శబ్దం సాధారణంగా కొన్ని KHz కంటే తక్కువ వద్ద గమనించవచ్చు. ఫ్లికర్ నాయిస్ బ్యాండ్‌విడ్త్ 10 MHz నుండి 10 Hz వరకు ఉంటుంది.

ఫ్లికర్ నాయిస్ ఈక్వేషన్

ఫ్లికర్ శబ్దం దాదాపు అన్ని ఎలక్ట్రానిక్ భాగాలలో సంభవిస్తుంది. కాబట్టి ఈ శబ్దం ట్రాన్సిస్టర్లు & ప్రత్యేకించి సెమీకండక్టర్ పరికరాలకు సంబంధించి ప్రస్తావించబడింది MOSFET పరికరాలు. ఈ శబ్దాన్ని ఇలా వ్యక్తీకరించవచ్చు

S(f) = K/f

ఫ్లికర్ నాయిస్ వర్కింగ్ ప్రిన్సిపల్

అన్ని రెసిస్టర్‌లలో ఉండే థర్మల్ శబ్దం స్థాయి కంటే మొత్తం శబ్ద స్థాయిని పెంచడం ద్వారా ఫ్లికర్ నాయిస్ పనిచేస్తుంది. ఈ శబ్దం కేవలం మందపాటి చలనచిత్రంలో & కార్బన్-కంపోజిషన్ రెసిస్టర్లు , ఎక్కడైనా అదనపు శబ్దం అని పిలుస్తారు, దీనికి విరుద్ధంగా, వైర్-గాయం రెసిస్టర్‌లు అతి తక్కువ మొత్తంలో ఫ్లికర్ శబ్దాన్ని కలిగి ఉంటాయి.

రెండు పదార్ధాల ఇంటర్‌ఫేస్‌ల మధ్య ట్రాప్ చేయబడిన & యాదృచ్ఛికంగా విడుదలయ్యే ఛార్జ్ క్యారియర్‌ల వల్ల ఈ శబ్దం సంభవించవచ్చు. అందువల్ల ఈ దృగ్విషయం సాధారణంగా ఎలక్ట్రికల్ సిగ్నల్‌లను రికార్డ్ చేయడానికి ఇన్‌స్ట్రుమెంటేషన్ యాంప్లిఫైయర్‌లలో ఉపయోగించే సెమీకండక్టర్లలో సంభవిస్తుంది.

ఈ శబ్దం పౌనఃపున్యానికి వ్యతిరేకానికి అనులోమానుపాతంలో ఉంటుంది. RF ఓసిలేటర్‌ల వంటి అనేక అప్లికేషన్‌లలో, షాట్ నాయిస్ & థర్మల్ నాయిస్ వంటి మూలాల నుండి తెల్లని శబ్దం ఆధిపత్యం చెలాయించే చోట నాయిస్ డామినేట్ చేసే అనేక ప్రాంతాలు & ఇతర ప్రాంతాలు ఉన్నాయి. సాధారణంగా, తక్కువ పౌనఃపున్యాల వద్ద ఈ శబ్దం సరిగ్గా రూపొందించబడిన వ్యవస్థపై ఆధిపత్యం చెలాయిస్తుంది.

1/F నాయిస్‌ని తొలగిస్తోంది

సాధారణంగా, కత్తిరించడం లేదా ఛాపర్ యాంప్లిఫైయర్ యొక్క ఆఫ్‌సెట్ వోల్టేజ్‌ను తగ్గించడానికి స్థిరీకరణ సాంకేతికత ఉపయోగించబడుతుంది. కానీ, ఫ్లికర్ నాయిస్ DC తక్కువ-ఫ్రీక్వెన్సీ నాయిస్ దగ్గర ఉన్నందున, ఈ పద్ధతిని ఉపయోగించడం ద్వారా అది కూడా సమర్థవంతంగా తగ్గించబడుతుంది. ఈ సాంకేతికత i/p దశలో i/p సిగ్నల్‌లను కత్తిరించడం లేదా ప్రత్యామ్నాయం చేయడం ద్వారా పని చేస్తుంది & ఆ తర్వాత మళ్లీ o/p దశలో సిగ్నల్‌లను కత్తిరించడం. కాబట్టి ఇది సమానం మాడ్యులేషన్ ఒక చదరపు తరంగంతో.

పై ADA4522 బ్లాక్ రేఖాచిత్రంలో, i/p సిగ్నల్‌ను CHOP వద్ద చాపింగ్ ఫ్రీక్వెన్సీకి మాడ్యులేట్ చేయవచ్చు. _IN వేదిక. CHOP వద్ద i/p సిగ్నల్ _{బయటకు} దశ దాని ప్రారంభ పౌనఃపున్యానికి సమకాలీకరించబడింది & అదే సమయంలో, ఫ్లికర్ నాయిస్ మరియు యాంప్లిఫైయర్ i/p స్టేజ్ ఆఫ్‌సెట్ చోపింగ్ ఫ్రీక్వెన్సీకి మాడ్యులేట్ చేయబడతాయి.

అసలైన ఆఫ్‌సెట్ వోల్టేజ్‌ని తగ్గించడంతో పాటు, ఆఫ్‌సెట్ మరియు కామన్-మోడ్ వోల్టేజీలో మార్పు తగ్గుతుంది, ఇది చాలా మంచి DC లీనియారిటీ & అధిక CMRR (కామన్-మోడ్ రిజెక్షన్ రేషియో)ని అందిస్తుంది. కత్తిరించడం వలన ఆఫ్‌సెట్ వోల్టేజ్ డ్రిఫ్ట్ మరియు ఉష్ణోగ్రత తగ్గుతుంది, ఈ కారణంగా, కత్తిరించడాన్ని ఉపయోగించే యాంప్లిఫైయర్‌ను తరచుగా జీరో డ్రిఫ్ట్ యాంప్లిఫైయర్‌లు అంటారు. ఇక్కడ, మనం పరిగణించవలసిన ఒక ప్రధాన విషయం ఏమిటంటే, జీరో-డ్రిఫ్ట్ యాంప్లిఫైయర్లు యాంప్లిఫైయర్ యొక్క ఫ్లికర్ శబ్దాన్ని మాత్రమే తొలగిస్తాయి. సెన్సార్ వంటి వివిధ మూలాల నుండి ఏదైనా ఫ్లికర్ శబ్దం మారదు.

కత్తిరించడానికి ఉపయోగించే ట్రేడ్-ఆఫ్ ఏమిటంటే, ఇది అవుట్‌పుట్‌లోకి మారే కళాఖండాలను సెటప్ చేస్తుంది & ఇన్‌పుట్ బయాస్ కరెంట్‌ను పెంచుతుంది. యాంప్లిఫైయర్ అవుట్‌పుట్‌లో, ఒస్సిల్లోస్కోప్‌లో ఒకసారి చూసినప్పుడు అలలు & గ్లిచ్‌లు కనిపిస్తాయి & స్పెక్ట్రమ్ ఎనలైజర్‌తో చూసినప్పుడు శబ్దం యొక్క స్పెక్ట్రల్ సాంద్రతలో శబ్దం యొక్క స్పైక్‌లు కనిపిస్తాయి. అనలాగ్ పరికరాల నుండి, ADA4522 జీరో డ్రిఫ్ట్ యాంప్లిఫైయర్ ఫ్యామిలీ వంటి సరికొత్త జీరో డ్రిఫ్ట్ యాంప్లిఫైయర్‌లు స్విచ్చింగ్ ఆర్టిఫాక్ట్‌లను తగ్గించడానికి పేటెంట్ ఆఫ్‌సెట్ & రిపుల్ కరెక్షన్ లూప్ సర్క్యూట్‌ను ఉపయోగించుకుంటాయి.

ADCలు & కోసం కూడా కత్తిరించడం ఉపయోగించబడుతుంది ఇన్స్ట్రుమెంటేషన్ యాంప్లిఫయర్లు . AD8237 ట్రూ రైల్-టు-రైల్, AD7124-4 తక్కువ నాయిస్ & తక్కువ పవర్, జీరో-డ్రిఫ్ట్ ఇన్‌స్ట్రుమెంటేషన్ యాంప్లిఫైయర్, 24-బిట్ Σ-Δ ADC, 32-బిట్ Σ-Δ ADC వంటి విభిన్న పరికరాలలో ఈ శబ్దాన్ని తొలగించడానికి చాపింగ్ ఉపయోగించబడుతుంది. , AD7177-2 అల్ట్రాలో నాయిస్, మొదలైనవి.

స్క్వేర్ వేవ్ మాడ్యులేషన్‌ను ఉపయోగించడంలో ఒక ప్రధాన లోపం ఏమిటంటే, ఈ తరంగాలు వివిధ హార్మోనిక్స్ కలిగి ఉంటాయి. కాబట్టి, ప్రతి హార్మోనిక్ వద్ద శబ్దం dc బ్యాక్‌కు డీమోడ్యులేట్ చేయబడుతుంది. దీనికి బదులుగా, మేము సైన్ వేవ్ మాడ్యులేషన్‌ని ఉపయోగిస్తే, ఇది శబ్దానికి చాలా తక్కువ హాని కలిగిస్తుంది మరియు పెద్ద శబ్దంలో చాలా చిన్న సిగ్నల్‌లను మెరుగుపరుస్తుంది, లేకపోతే జోక్యం ఉంటుంది. కాబట్టి ఈ విధానం లాక్-ఇన్ యాంప్లిఫైయర్ల ద్వారా ఉపయోగించబడుతుంది.

థర్మల్ నాయిస్ మరియు ఫ్లికర్ నాయిస్ మధ్య వ్యత్యాసం

థర్మల్ శబ్దం మరియు ఫ్లికర్ శబ్దం మధ్య వ్యత్యాసం క్రింద చర్చించబడింది.

MOSFETలో ఫ్లికర్ నాయిస్ అంటే ఏమిటి?

MOSFETలు GHz పరిధి వలె అధిక కట్-ఆఫ్ ఫ్రీక్వెన్సీ (fc)ని కలిగి ఉంటాయి BJTలు & JFETలు 1 kHz వంటి తక్కువ కట్-ఆఫ్ ఫ్రీక్వెన్సీని కలిగి ఉంటాయి. సాధారణంగా, BJTలతో పోలిస్తే తక్కువ పౌనఃపున్యాల వద్ద JFETలు ఎక్కువ శబ్దాన్ని ప్రదర్శిస్తాయి & అవి అనేక kHz వంటి అధిక 'fc'ని కలిగి ఉంటాయి మరియు ఫ్లికర్ నాయిస్‌కు ప్రాధాన్యత ఇవ్వవు.

ప్రయోజనాలు మరియు అప్రయోజనాలు

ది ఫ్లికర్ శబ్దం ప్రయోజనాలు కింది వాటిని చేర్చండి.

• ఇది తక్కువ-ఫ్రీక్వెన్సీ శబ్దం కాబట్టి, ఫ్రీక్వెన్సీని పెంచినట్లయితే, ఈ శబ్దం తగ్గుతుంది.
• ఇది పరికరాల తయారీ విధానం & భౌతిక శాస్త్రానికి సంబంధించిన సెమీకండక్టర్ పరికరాలలో అంతర్గత శబ్దం.
• ప్రభావాలు సాధారణంగా ఎలక్ట్రానిక్ భాగాలలో తక్కువ పౌనఃపున్యాల వద్ద గమనించబడతాయి.

ది ఫ్లికర్ శబ్దం ప్రతికూలతలు కింది వాటిని చేర్చండి.

• ఏదైనా ఖచ్చితమైన DC సిగ్నల్ చైన్‌లో, ఈ శబ్దం పనితీరును పరిమితం చేస్తుంది.
• అన్ని రకాల రెసిస్టర్‌లలో థర్మల్ శబ్దం స్థాయి కంటే మొత్తం శబ్దం స్థాయిని పెంచవచ్చు.
• ఇది ఫ్రీక్వెన్సీపై ఆధారపడి ఉంటుంది.

అప్లికేషన్లు

ది ఫ్లికర్ నాయిస్ యొక్క అప్లికేషన్లు ఇ కింది వాటిని చేర్చండి.

• ఈ శబ్దం కొన్ని నిష్క్రియ పరికరాలు & అన్ని యాక్టివ్ ఎలక్ట్రానిక్ భాగాలలో కనుగొనబడింది.
• ఈ దృగ్విషయం సాధారణంగా సెమీకండక్టర్లలో సంభవిస్తుంది, వీటిని ప్రధానంగా ఇన్‌స్ట్రుమెంటేషన్ యాంప్లిఫైయర్‌లలో ఎలక్ట్రికల్ సిగ్నల్‌లను రికార్డ్ చేయడానికి ఉపయోగిస్తారు.
• BJTలలోని ఈ శబ్దం పరికరం యొక్క విస్తరించే పరిమితులను నిర్ణయిస్తుంది.
• ఈ శబ్దం కార్బన్ కూర్పు రెసిస్టర్లలో సంభవిస్తుంది.
• సాధారణంగా, ఈ శబ్దం సక్రియ పరికరాలలో సంభవిస్తుంది ఎందుకంటే ఛార్జ్ యాదృచ్ఛిక ప్రవర్తనను కలిగి ఉంటుంది.

ప్ర). ఫ్లికర్ నాయిస్ పింక్‌గా ఎందుకు పరిగణించబడుతుంది?

పింక్ శబ్దాన్ని ఫ్లికర్ నాయిస్ అని కూడా పిలుస్తారు, ఎందుకంటే దాని స్పెక్ట్రల్ పవర్ డెన్సిటీ ఒక్కో అష్టపదికి 3 dB తగ్గుతుంది. కాబట్టి, పింక్ నాయిస్ బ్యాండ్ పవర్ ఫ్రీక్వెన్సీకి విలోమానుపాతంలో ఉంటుంది. ఫ్రీక్వెన్సీ ఎక్కువగా ఉన్నప్పుడు, పవర్ తక్కువగా ఉంటుంది.

ప్ర), నేను మినుకుమినుకుమనే శబ్దాన్ని ఎలా వదిలించుకోవాలి?

యాంప్లిఫైయర్ ఆఫ్‌సెట్ వోల్టేజ్ తగ్గిన ఛాపర్ స్టెబిలైజేషన్ టెక్నిక్ ద్వారా ఈ శబ్దాన్ని సమర్థవంతంగా తగ్గించవచ్చు.

ప్ర). ఫ్లికర్ నాయిస్ ఎలా కొలుస్తారు?

కరెంట్ లేదా వోల్టేజ్‌లో ఫ్లికర్ నాయిస్ కొలత ఇతర రకాల నాయిస్ కొలతల మాదిరిగానే చేయవచ్చు. నమూనా స్పెక్ట్రమ్ ఎనలైజర్ పరికరం శబ్దం నుండి పరిమిత-సమయ నమూనాను తీసుకుంటుంది & FFT అల్గారిథమ్ ద్వారా ఫోరియర్ పరివర్తనను గణిస్తుంది. ఈ శబ్దాన్ని పూర్తిగా కొలవడానికి ఈ సాధనాలు తక్కువ పౌనఃపున్యాల వద్ద పనిచేయవు. కాబట్టి, నమూనా సాధనాలు బ్రాడ్‌బ్యాండ్ & అధిక శబ్దం కలిగి ఉంటాయి. ఇవి బహుళ నమూనా ట్రేస్‌లను ఉపయోగించడం ద్వారా & వాటిని సగటు చేయడం ద్వారా శబ్దాన్ని తగ్గించగలవు. సాంప్రదాయిక-రకం స్పెక్ట్రమ్ ఎనలైజర్ సాధనాలు వాటి నారో-బ్యాండ్ సముపార్జన కారణంగా ఇప్పటికీ ఉన్నతమైన SNRని కలిగి ఉన్నాయి.

అందువలన, ఇది ఫ్లికర్ నాయిస్ యొక్క అవలోకనం - అప్లికేషన్లతో పని చేయడం. ఫ్లికర్ శబ్దం యొక్క లక్షణాలు; ఫ్రీక్వెన్సీ తగ్గినప్పుడు ఈ శబ్దం పెరుగుతుంది, ఈ శబ్దం ఎలక్ట్రానిక్ పరికరాలలో DC కరెంట్‌తో అనుబంధించబడుతుంది మరియు ఇది ప్రతి అష్టాదిలో అదే పవర్ కంటెంట్‌ను కలిగి ఉంటుంది. ఇక్కడ మీ కోసం ఒక ప్రశ్న ఉంది, వైట్ నాయిస్ అంటే ఏమిటి?