Strelni hrup je prvi razvil nemški fizik »Walter Schottky«, ki je igral glavno vlogo pri širjenju teorije emisije elektronov in ionov. Med delom na termionskih ventilih ali vakuumskih elektronkah je opazil, da sta ostali dve vrsti hrupa, tudi ko so bili odstranjeni vsi zunanji viri hrupa. Eden, ki ga je ugotovil, je posledica temperature, ki je znana kot toplotni hrup, medtem ko je preostali hrup strel. notri električna vezja , obstajajo različne vrste virov hrupa, kot so johnsonov/termalni šum, strelni šum, 1/f šum ali roza/utripajoči šum. Ta članek obravnava pregled a hrup strel – delo z aplikacijami.

Kaj je strelni hrup?

Vrsta elektronskega hrupa, ki nastane zaradi diskretne narave električnega naboja, je znana kot udarni šum. V elektronskih vezjih ima ta hrup naključna nihanja enosmernega toka, ker ima dejanski tok tok elektronov. Ta hrup je opazen predvsem v polprevodniške naprave kot so diode s Schottkyjevo pregrado, PN spoji in tunelski spoji. Za razliko od toplotnega hrupa je ta hrup v glavnem odvisen od pretoka toka in je bolj očiten v spojnih napravah za PN tuneliranje.

Šum streljanja je pomemben pri izredno majhnih tokovih predvsem pri merjenju na kratkih časovnih lestvicah. Ta hrup je še posebej opazen, kadar trenutne ravni niso visoke. Torej je to predvsem posledica statističnega toka toka.

Krog hrupa strel

Eksperimentalna postavitev strelnega hrupa z vezjem za sestavljanje fotografij je prikazana spodaj. Ta nastavitev vključuje žarnico s spremenljivo intenzivnostjo in fotodioda ki so povezani v preprost krog. V naslednjem vezju se multimeter uporablja za merjenje napajalne napetosti preko RF upora, ki je zaporedno povezan s foto vezjem.

Stikalo v tokokrogu izbere, ali se lahko fototok (ali) kalibracijski signal prenese na preostali del tokokroga. Operacijski ojačevalnik, ki je na desni strani, je povezan vzporedno z uporom, zaradi česar ima sklopna škatla strelnega hrupa približno desetkratno ojačanje.

Krog hrupa strel

Osciloskop se uporablja za digitalno vključitev nastalega signala šuma. Funkcijski generator se uporablja zaporedno z atenuatorjem za prilagoditev krivulje ojačanja. Tukaj smo začeli eksperiment Shot noise z zelo natančno kalibracijo merilne verige prek oslabljenega sinusoidnega signala z uporabo funkcijskega generatorja. Dobiček se zabeleži (g(f) = Vout(f)/Vin(f)).

Med tem poskusom smo preprosto posneli RMS napetost hrupa, ki jo je osciloskop izmeril 20-krat za 8 različnih napetosti znotraj svetlobnega foto vezja VF. Po tem smo prekinili foto vezje in posneli raven hrupa v ozadju.

V tem vezju se lahko izmerjeni šum rahlo spremeni glede na integracijski čas, ki ga uporablja osciloskop, vendar je to v razponu reda 0,1 % negotovosti in ga lahko zanemarimo, saj prevladuje zaradi negotovosti, ki jo povzroča naključna nihanja znotraj napetosti.

“robot, ki sledi črti ”

Trenutna formula udarnega šuma

Šum streljanja se pojavi, ko tok teče skozi a PN spoj . Na njej so prisotna različna križišča integrirana vezja . Prečkanje ovire je preprosto naključno in proizvedeni enosmerni tok je vsota različnih naključnih elementarnih tokovnih signalov. Ta hrup je stabilen nad vsemi frekvencami. Formula za tok udarnega hrupa je prikazana spodaj.

In = √2qIΔf

Kje,

'q' je naboj na elektronu, ki je enakovreden 1,6 × 10-19 kulonov.

'I' je tok toka skozi stičišče.

„Δf“ je pasovna širina v Hertzih.

Razlika v črno-belem šumu udarca, Johnsonovem šumu in impulznem šumu

Razlika med strelnim šumom, Johnsonovim šumom in impulznim šumom je obravnavana spodaj.

Šum strelov	Johnson Noise	Impulzni šum
Hrup, ki nastane zaradi diskretne narave nabojev, ki se prenašajo skozi elektrone/luknje, je znan kot udarni šum.	Hrup, ki nastane zaradi toplotnega vznemirjenja nosilcev naboja, je znan kot Johnsonov hrup.	Hrup, ki vsebuje hiter oster zvok, sicer hiter pok s trajanjem strela, kot je strel, je znan kot impulzni šum.
Ta hrup je znan tudi kot kvantni hrup.	Johnsonov šum se imenuje tudi Nyquistov šum/termični šum.	Impulzni hrup je znan tudi kot rafalni hrup.
Ta hrup je neodvisen od frekvence in temperature.	Ta hrup je sorazmeren s temperaturo.	To ni odvisno od temperature.
Ta šum se pojavlja predvsem pri štetju fotonov v optičnih napravah, kjer koli je ta šum povezan z naravo delcev žarka.	Toplotni šum se v glavnem pojavi zaradi naključnega gibanja prostih elektronov v prevodniku, ki je posledica toplotnega vznemirjenja.	Impulzni šum se v glavnem pojavi zaradi neviht in napetostnih prehodov prek elektromehanskih preklopnih sistemov.

Prednosti in slabosti

The prednosti strelnega hrupa vključujejo naslednje.

Strelni šum pri visokih frekvencah je omejevalni šum za zemeljske detektorje.
Ta hrup preprosto zagotavlja dragocene informacije o osnovnih fizikalnih procesih, ki presegajo druge eksperimentalne metode.
Ker se moč signala poveča hitreje, se relativni delež strelnega šuma zmanjša in razmerje S/N se poveča.

The slabosti strelnega hrupa vključujejo naslednje.

Ta šum je preprosto posledica nihanj v številu zaznanih fotonov na fotodiodi.
Potrebuje spremembo podatkov po meritvah, da nadomesti izgubo signala zaradi nizkopasovnega filtra (LPF), ki nastane skozi tunelski spoj.
To je hrup kvantno omejene intenzivnosti. Različni laserji so zelo blizu udarnemu hrupu, vsaj pri frekvencah z visokim šumom.

Aplikacije

The uporabe strelnega hrupa vključujejo naslednje.

Ta hrup je viden predvsem v polprevodniških napravah, kot so PN spoji, tunelski spoji in diode s Schottkyjevo pregrado.
Pomemben je v temeljni fiziki, optični detekciji, elektroniki, telekomunikacijah itd.
Ta vrsta hrupa se pojavlja v elektronskih in RF vezjih kot učinek granularne narave toka.
Ta hrup je zelo pomemben v sistemu z zelo nizko porabo energije.
Ta šum je povezan s kvantizirano naravo naboja in posameznim vbrizgavanjem nosilca skozi pn-spoj.
Ta hrup se preprosto razlikuje od nihanj toka v ravnovesju, ki se pojavijo brez kakršne koli napetosti in brez normalnega toka toka.
Strelni šum je od časa odvisna nihanja znotraj električnega toka, ki jih povzroča diskretnost naboja elektronov.

Q). Zakaj se strelni hrup imenuje beli šum?

A). Ta šum je pogosto znan kot beli šum, ker ima enakomerno spektralno gostoto. Glavna primera belega šuma sta strelni šum in toplotni šum.

Q). Kaj je faktor hrupa v komunikaciji?

Je merilo poslabšanja razmerja S/N v napravi. Torej je razmerje med razmerjem S/N na i/p in razmerjem S/N na izhodu.

Q). Kaj je strelni hrup v fotodetektorju?

A). Strelni šum v fotodetektorju pri detekciji optične homodine se pripisuje bodisi nihanju ničelne točke kvantiziranega elektromagnetnega polja, sicer pa ločeni naravi postopka absorpcije fotonov.

Q). Kako se meri hrup streljanja?

A). Ta hrup se meri z uporabo tega podobnega hrupa streljanja = 10 log(2hν/P) v dBc/Hz). „C“ znotraj dBc je relativna glede na signal, zato pomnožimo z močjo signala „P“, da dobimo moč strelnega šuma znotraj dBm/Hz.

Q). Kako zmanjšate hrup strel?

Ta hrup je mogoče zmanjšati z

Povečanje jakosti signala: Povečanje količine toka v sistemu bo zmanjšalo relativni prispevek udarnega šuma.
Povprečenje signala: Povprečenje več meritev istega signala bo zmanjšalo strelni šum, saj bo šum sčasoma povprečen.
Implementacija šumnih filtrov: Filtre, kot so nizkopasovni filtri, lahko uporabite za odstranjevanje visokofrekvenčnih šumnih komponent iz signala.
Znižanje temperature: zvišanje temperature sistema bo povečalo količino toplotnega hrupa, zaradi česar bo strelni hrup relativno manj pomemben.
Izbira pravega detektorja: uporaba detektorja z večjo aktivno površino ali večjo učinkovitostjo zbiranja elektronov lahko zmanjša vpliv strelnega hrupa.

Torej, to je pregled strelnega hrupa in njegove aplikacije. Običajno se ta hrup pojavi vedno, ko obstaja napetostna razlika ali potencialna pregrada. Ko nosilci naboja, kot so luknje in elektroni, prečkajo oviro, lahko nastane ta hrup. Na primer, tranzistor, dioda in vakuumska cev bodo ustvarili strelni hrup. Tukaj je vprašanje za vas, kaj je hrup?