Ruido de parpadeo: trabajo, eliminación, diferencias y sus aplicaciones

Hay varias fuentes de ruido en un amplificador operacional ( amplificador operacional ) pero la fuente de ruido más misteriosa es el ruido de parpadeo. Esto es causado por irregularidades dentro del carril de conducción y ruido debido a las corrientes de polarización en los transistores. Este ruido aumenta inversamente a través de la frecuencia, por lo que con frecuencia se denomina ruido 1/f. Este ruido está presente aún en frecuencias más altas; sin embargo, otras fuentes de ruido en el amplificador operacional comienzan a controlar, oponiéndose a los efectos de ruido 1/f. Este ruido afectará a todos los componentes electrónicos, como los operativos. amplificadores pero, esta fuente de ruido no tiene limitaciones dentro de los sistemas de adquisición de datos de baja frecuencia. Con el fin de proporcionar el mejor rendimiento de CC, como una desviación de compensación baja y una compensación inicial baja, los amplificadores de deriva cero también tienen el beneficio adicional de eliminar el ruido de parpadeo, que es muy importante para las aplicaciones de baja frecuencia. Este artículo analiza una descripción general de ruido de parpadeo –el trabajo y sus aplicaciones.

¿Qué es el ruido de parpadeo/la definición de ruido de parpadeo?

El ruido de parpadeo o ruido 1/f es un tipo de ruido electrónico que simplemente ocurre en casi todos los dispositivos electrónicos y puede tener varios otros efectos como impurezas dentro de un canal conductor, generación y recombinación de ruido dentro de un transistor debido a la corriente de base. Este ruido se denomina con frecuencia ruido rosa o ruido 1/f. Este ruido se produce principalmente en todos los dispositivos electrónicos y tiene diferentes causas, aunque generalmente están relacionadas con el flujo de corriente continua. Es significativo en muchos campos electrónicos y es significativo en los osciladores utilizados como fuentes de RF.

Este ruido también se conoce como ruido de baja frecuencia porque la densidad espectral de potencia de este ruido aumentará cuando aumente la frecuencia. Este ruido se puede observar normalmente por debajo de unos pocos KHz. El ancho de banda del ruido de parpadeo oscila entre 10 MHz y 10 Hz.

Ecuación de ruido de parpadeo

El ruido de parpadeo simplemente ocurre en casi todos los componentes electrónicos. Entonces, este ruido se menciona en relación con dispositivos semiconductores como transistores y particularmente MOSFET dispositivos. Este ruido se puede expresar como

S(f) = K/f

Principio de funcionamiento del ruido de parpadeo

El ruido de parpadeo funciona aumentando el nivel de ruido general por encima del nivel de ruido térmico, que está presente en todas las resistencias. Este ruido se encuentra simplemente en película gruesa y resistencias de composición de carbono , siempre que se conozca como exceso de ruido. Por el contrario, las resistencias de alambre bobinado tienen la menor cantidad de ruido de parpadeo.

Este ruido puede ser causado por portadores de carga atrapados y liberados al azar entre las interfaces de dos materiales. Así, este fenómeno ocurre normalmente en semiconductores que se utilizan en amplificadores de instrumentación para registrar señales eléctricas.

Este ruido es simplemente proporcional al opuesto de la frecuencia. En muchas aplicaciones, como los osciladores de RF, hay muchas regiones donde domina el ruido y otras regiones donde domina el ruido blanco de fuentes como el ruido de disparo y el ruido térmico. Generalmente, este ruido a bajas frecuencias domina un sistema correctamente diseñado.

Eliminación de ruido 1/F

Generalmente, el picado o Helicóptero La técnica de estabilización se utiliza para reducir el voltaje de compensación del amplificador. Pero, dado que el ruido de parpadeo está cerca del ruido de baja frecuencia de CC, también se reduce de manera eficiente mediante el uso de esta técnica. Esta técnica simplemente funciona cortando o alternando las señales i/p en la etapa i/p y luego cortando nuevamente las señales en la etapa o/p. Entonces esto es igual a modulación con una onda cuadrada.

En el diagrama de bloques ADA4522 anterior, la señal i/p se puede modular simplemente a la frecuencia de corte en el CHOP _EN escenario. La señal i/p en el CHOP _AFUERA la etapa se demodula sincrónicamente a su frecuencia inicial y, al mismo tiempo, el ruido de parpadeo y el desplazamiento de la etapa i/p del amplificador simplemente se modulan a la frecuencia de corte.

Además de disminuir el voltaje de compensación original, el cambio dentro de la compensación y el voltaje de modo común disminuyen, lo que proporciona una muy buena linealidad de CC y una alta CMRR (relación de rechazo de modo común). Cortar también disminuye la desviación del voltaje de compensación y la temperatura, por esta razón, los amplificadores que usan cortar con frecuencia se denominan amplificadores de deriva cero. Aquí, una cosa principal que debemos considerar es que los amplificadores de deriva cero eliminan el ruido de parpadeo del amplificador solamente. Cualquier ruido de parpadeo de varias fuentes, como el sensor, pasará sin cambios.

La compensación utilizada para cortar es que configura artefactos de conmutación en la salida y mejora la corriente de polarización de entrada. En la salida del amplificador, la ondulación y los fallos son visibles una vez que se ven en un osciloscopio y los picos de ruido son visibles en la densidad espectral del ruido cuando se ven con un analizador de espectro. De los dispositivos analógicos, los amplificadores de deriva cero más nuevos, como la familia de amplificadores de deriva cero ADA4522, utilizan un circuito de bucle de compensación y corrección de ondulación patentado para reducir los artefactos de conmutación.

Cortar también se usa para ADC y amplificadores de instrumentación . El corte se utiliza para eliminar este ruido en diferentes dispositivos como el AD8237 verdadero riel a riel, AD7124-4 de bajo ruido y baja potencia, amplificador de instrumentación de desviación cero, ADC Σ-Δ de 24 bits, ADC Σ-Δ de 32 bits , AD7177-2 ruido ultrabajo, etc.

Una desventaja principal de usar la modulación de onda cuadrada es que estas ondas tienen varios armónicos. Por lo tanto, el ruido en cada armónico se demodulará a CC de regreso. En lugar de esto, si usamos la modulación de onda sinusoidal, entonces esto es mucho menos vulnerable al ruido y puede mejorar las señales extremadamente pequeñas en el gran ruido, de lo contrario, la presencia de interferencia. Entonces, este enfoque se usa a través de amplificadores de bloqueo.

Diferencia entre ruido térmico y ruido de parpadeo

La diferencia entre el ruido térmico y el ruido de parpadeo se analiza a continuación.

¿Qué es el ruido de parpadeo en MOSFET?

Los MOSFET tienen una alta frecuencia de corte (fc) como el rango de GHz, mientras que BJT & JFET tienen una frecuencia de corte más baja como 1 kHz. En general, los JFET a bajas frecuencias exhiben más ruido en comparación con los BJT y pueden tener una 'fc' alta como varios kHz y no son los preferidos para el ruido de parpadeo.

Ventajas y desventajas

El ventajas del ruido de parpadeo Incluya lo siguiente.

• Es un ruido de baja frecuencia, por lo que si la frecuencia aumenta, este ruido disminuirá.
• Es un ruido inherente dentro de los dispositivos semiconductores relacionado con el procedimiento de fabricación y la física de los dispositivos.
• Los efectos se observan generalmente a bajas frecuencias dentro de los componentes electrónicos.

El desventajas del ruido de parpadeo Incluya lo siguiente.

• En cualquier cadena de señal de CC de precisión, este ruido puede limitar el rendimiento.
• El nivel de ruido general se puede aumentar por encima del nivel de ruido térmico en todos los tipos de resistencias.
• Es dependiente de la frecuencia.

Aplicaciones

El aplicaciones de ruido de parpadeo e incluir lo siguiente.

• Este ruido se encuentra en algunos dispositivos pasivos y en todos los componentes electrónicos activos.
• Este fenómeno normalmente ocurre dentro de los semiconductores que se utilizan principalmente para registrar señales eléctricas en amplificadores de instrumentación.
• Este ruido en los BJT determina las limitaciones de amplificación del dispositivo.
• Este ruido se produce en las resistencias de composición de carbono.
• Generalmente, este ruido ocurre en dispositivos activos porque la carga tiene un comportamiento aleatorio.

Q). ¿Por qué el ruido de parpadeo se considera rosa?

El ruido rosa también se denomina ruido de parpadeo porque su densidad de potencia espectral se reduce en 3 dB por octava. Entonces, la potencia de la banda de ruido rosa es inversamente proporcional a la frecuencia. Cuando la frecuencia es más alta, entonces la potencia es más baja.

P), ¿Cómo me deshago del parpadeo del ruido?

Este ruido se puede reducir de manera eficiente a través de una técnica de estabilización de chopper en la que se reduce el voltaje de compensación del amplificador.

Q). ¿Cómo se mide el ruido de parpadeo?

La medición del ruido de parpadeo en corriente o voltaje se puede realizar de manera similar a otros tipos de medición de ruido. El instrumento analizador de espectro de muestreo toma una muestra de tiempo finito del ruido y calcula la transformada de Fourier a través del algoritmo FFT. Estos instrumentos no funcionan a bajas frecuencias para medir completamente este ruido. Por lo tanto, los instrumentos de muestreo son de banda ancha y tienen un alto nivel de ruido. Estos pueden disminuir el ruido mediante el uso de múltiples trazas de muestra y promediarlas. Los instrumentos analizadores de espectro de tipo convencional aún tienen una SNR superior debido a su adquisición de banda estrecha.

Así, esto es una descripción general del ruido de parpadeo – trabajar con aplicaciones. Las características del ruido de parpadeo son; este ruido aumenta cuando se reduce la frecuencia, este ruido está asociado con una corriente continua dentro de los dispositivos electrónicos y tiene el mismo contenido de potencia en cada octava. Aquí hay una pregunta para ti, ¿qué es el ruido blanco?