Hvernig á að draga úr hávaða frá ljósnema

Hvernig á að draga úr hávaða frá ljósnema

Hávaði ljósnema inniheldur aðallega: straumhávaði, hitahávaði, skothávaði, 1/f hávaði og breiðbandshávaði, o.s.frv. Þessi flokkun er aðeins tiltölulega gróf. Að þessu sinni munum við kynna ítarlegri einkenni og flokkanir hávaða til að hjálpa öllum að skilja betur áhrif ýmissa gerða hávaða á útgangsmerki ljósnema. Aðeins með því að skilja uppsprettur hávaða getum við betur dregið úr og bætt hávaða ljósnema og þar með hámarkað merkis-til-hávaðahlutfall kerfisins.

Skothljóð er handahófskennd sveifla sem orsakast af stakrænum eðli hleðsluflutningsaðila. Sérstaklega í ljósvirkni, þegar ljóseindir lenda á ljósnæmum íhlutum til að mynda rafeindir, er myndun þessara rafeinda handahófskennd og í samræmi við Poisson-dreifingu. Litrófseiginleikar skothljóðs eru flatir og óháðir tíðnistærð og því er það einnig kallað hvítt suð. Stærðfræðileg lýsing: Rót meðaltals fernings (RMS) skothljóðs má tákna sem:

Meðal þeirra:

e: Rafræn hleðsla (u.þ.b. 1,6 × 10⁻¹⁰ kúlómb)

Idark: Myrkur straumur

Δf: Bandbreidd

Skotstraumur er í réttu hlutfalli við stærð straumsins og er stöðugur á öllum tíðnum. Í formúlunni táknar Idark dökkstraum ljósdíóðunnar. Það er að segja, í fjarveru ljóss hefur ljósdíóðan óæskilegan dökkstraumssuð. Eins og meðfæddur suður fremst á ljósnemanum, því meiri sem dökkstraumurinn er, því meiri er suður ljósnemans. Dökkstraumur er einnig undir áhrifum af spennu ljósdíóðunnar, það er að segja, því meiri sem spennan er, því meiri er dökkstraumurinn. Hins vegar hefur spennan einnig áhrif á tengirými ljósnemans og hefur þannig áhrif á hraða og bandbreidd ljósnemans. Ennfremur, því meiri sem spennan er, því meiri er hraðinn og bandbreiddin. Þess vegna, hvað varðar skotstraum, dökkstraum og bandbreidd ljósdíóðna, ætti að framkvæma skynsamlega hönnun í samræmi við raunverulegar kröfur verkefnisins.

2. 1/f Flöktrahljóð

1/f hávaði, einnig þekktur sem flökthávaði, kemur aðallega fyrir á lágtíðnisviðinu og tengist þáttum eins og efnisgöllum eða hreinleika yfirborðs. Af litrófsritinu má sjá að aflsþéttleiki þess er marktækt minni á hátíðnisviðinu en á lágtíðnisviðinu, og fyrir hverja 100-falda aukningu á tíðni minnkar litrófsþéttleikahávaðinn línulega um 10-falt. Aflsþéttleiki 1/f hávaða er í öfugu hlutfalli við tíðnina, þ.e.:

Meðal þeirra:

SI(f) : Þéttleiki hávaðaaflsrófs

Ég: Núverandi

f: Tíðni

1/f hávaði er verulegur á lágtíðnisviðinu og veikist eftir því sem tíðnin eykst. Þessi eiginleiki gerir hann að aðal truflunaruppsprettu í lágtíðniforritum. 1/f hávaði og breiðbandshávaði stafa aðallega frá spennuhávaða rekstrarmagnarans inni í ljósnemanum. Það eru margar aðrar hávaðauppsprettur sem hafa áhrif á hávaða ljósnema, svo sem aflgjafahávaði rekstrarmagnara, straumhávaði og hitahávaði viðnámsnetsins í mögnun rekstrarmagnararása.

3. Spennu- og straumsuð rekstrarmagnarans: Þéttleikaróf spennu og straums eru sýnd á eftirfarandi mynd:

Í rekstrarmagnararásum er straumhávaði skipt í straumhávað í fasa og snúningsstraumhávað. Straumhávaðinn í fasa, i+, rennur í gegnum innri viðnám uppsprettunnar, Rs, og myndar jafngildisspennuhávað u1= i+*Rs. Snúningsstraumhávaðinn, I-, rennur í gegnum jafngildisspennuviðnámið R, u2= I-* R. Þannig að þegar RS aflgjafans er stór, er spennuhávaðinn sem umbreytist úr straumhávaðanum einnig mjög stór. Þess vegna, til að hámarka hávaða, er hávaðinn í aflgjafanum (þar með talið innri viðnám) einnig lykilatriði í bestun. Litrófsþéttleiki straumhávaðsins breytist ekki heldur með tíðnibreytingum. Þess vegna, eftir að hafa verið magnaður upp af rásinni, myndar hann, líkt og dökkstraumur ljósdíóðunnar, heildstæðan skothávað ljósnemans.

4. Hægt er að reikna út varmahljóð viðnámsnetsins fyrir mögnunarstuðul rekstrarmagnararásarinnar með eftirfarandi formúlu:

Meðal þeirra:

k: Boltzmann-stuðullinn (1,38 × 10⁻²⁶J/K)

T: Algjört hitastig (K)

R: Viðnám (óm) í hitauppstreymi tengist hitastigi og viðnámsgildi og litróf þess er flatt. Af formúlunni má sjá að því stærra sem viðnámsstyrkingargildið er, því meiri er hitauppstreymið. Því meiri bandvídd, því meiri verður einnig hitauppstreymið. Þess vegna, til að tryggja að viðnámsgildið og bandvíddargildið uppfylli bæði kröfur um styrkingu og bandvídd, og að lokum einnig kröfu um lágt hávaða eða hátt merkis-til-hávaða hlutfall, þarf að íhuga vandlega val á styrkingarviðnámum og meta það út frá raunverulegum kröfum verkefnisins til að ná kjörmerkis-til-hávaða hlutfalli kerfisins.

Yfirlit

Tækni til að bæta hávaða gegnir mikilvægu hlutverki í að auka afköst ljósnema og rafeindatækja. Mikil nákvæmni þýðir lágt hávaða. Þar sem tækni krefst meiri nákvæmni eru kröfur um hávaða, merkis-til-hávaðahlutfall og jafngildan hávaðaafl ljósnema einnig að hækka og hækka.