NoiseOthers

نویز(Noise) قسمت اول

تعریف نویز:

تعاریف بسیار زیادی برای نویز وجود دارد که در زیر تعریف موسسه مهندسان برق و الکترونیک(IEEE) آمده است.

:The IEEE Standard Dictionary of Electrical and Electronics Terms

  • یک سری آشفتگی بر روی سیگنال‌های مفید است که موجب مبهم شدن سیگنال می‌شود.
  • پدیده‌ای که طی آن یک آشفتگی یا سیگنال ناخواسته در محدوده پهنای باند فرکانسی مفید یک سیگنال قرار گیرد تداخل(Interference) گویند.
انواع نویز:

به طور کلی نویز‌ها را به دو دسته تقسیم می‌کنند

1. نویز های ذاتی یا داخلی(Intrinsic Noise)

  • نویز حرارتی یا نویز سفید(White Noise)
  • نویز اتصالی(flicker or 1/f Noise)
  • نویز ضربه‌ای(Shot Noise)
  • نویز پاپکورن

2. نویز‌های غیرذاتی یا خارجی(Extrinsic Noise)

  • اختلال محیطی(Environmental Perturbation)
  • تداخل یا نویز انتقالی(Crosstalk Noise)
نویز‌های ذاتی یا داخلی :

این نوع نویز در داخل مدار تولید می‌شودو وابسته به ماهیت فیزیکی مدار هستند. این نوسانات همیشگی و غیر قابل اجتناب هستند، از مهمترین ویژگی‌های نویز‌های ذاتی تصادفی بودن آن‌هاست به این معنی که ما قادر به پیش‌بینی دامنه نوسنات ولتاژ و جریان نیستیم و مجبوریم یک توصیف آماری برای آن بیان کنیم.

نویز حرارتی یا نویز سفید(White Noise) :

نویز حرارتی، همانطوری که از نامش مشخص است  از حرکت تصادفی حامل‌های باردار در یک محیط رسانا که دمای بالاتر از صفر مطلق دارد، ناشی می‌شود.سرعت این حرکت با افزایش دما زیاد می‌شود. به این نویز، نویز سفید نیز گفته می‌شود زیرا همانطوری که نور سفید مخلوطی از تمام طول موج ها است نویز حرارتی نیز طیف وسیعی از فرکانس را در خود جای داده است.

نویز اتصالی(flicker or 1/f Noise) :

نویز اتصالی ناشی از تغییر ضریب هدایت می‌باشد که در اثر اتصال غیر کامل بین دو ماده به وجود می‌آید. این نویز در هرجایی که دو هادی به هم متصل شده باشندبه وجود می‌آید؛ مثل سوییچ‌ها، کنتاکت‌های رله و یا در ترانزیستور و دیود به دلیل اتصال غیر کامل رخ می‌دهد. به نویز اتصالی و به دلیل نسبت عکس فرکانسی‌اش، نویز 1/f یا نویز فرکانس پایین نیز می‌گویند زیرا در فرکانس بالا مقدار کمی دارد.

باید توجه کرد که مقدار نویز اتصالی در فرکانس‌های کم به دلیل مشخصه معکوس آن، خیلی زیاد می‌شود. نکته مهم این است که اکثر تئوری های نویز اتصالی در فرکانس کم ثابت می‌شوند. همچنین بدلیل مشخصه معکوس فرکانسی نویز اتصالی در فرکانس‌های پایین معمولا مهمترین منبع نویز است.

نویز ضربه‌ای(Shot Noise):

نویز ضربه‌ای موقعی به وجود می‌آید که جریان گذرنده از یک المان حول یک مقدار متوسط کم و زیاد شود و نوسان پیدا کند که علت آن صدور نامرتب الکترون هاست. این نویزدر لامپ خلا و در نیمه هادی‌ها وجود دارد. در ترانزیستور نویز ضربه‌ای ناشی از نفوذ حامل‌ها از بیس ترانزیستور و به وجود آمدن و دوباره ترکیب شدن جفت الکترون و حفره می‌باشد.

نویز پاپکورن:

این نویز، نویز انفجاری (burst noise)  هم نامیده‌ می‌شود. برای اولین بار در دیود‌های نیمه هادی کشف شد و در مدارات مجتمع نیز وجود دارد. نویز پاپکورن ناشی از نقص ساخت کارخانه‌ای بوده و می‌توان با روش‌های پیشرفته در ساخت المان‌ها، آن را حذف نمود. این نویز در اثر نقص اتصال نیمه هادی، و معمولا به دلیل کثیف بودن فلز به وجود می‌آید. نویز پاپکورن به صورت انفجاری بوده و موجب تغییرات تصادفی در سطح ولتاژ نویز حرارتی می‌شود.

نویز‌های غیرذاتی یا خارجی:

منشاء نویز‌های غیر ذاتی در خارج از مدار قرار دارند در واقع در این حالت مدار مثل یک آنتن گیرنده عمل می‌کند به همین خاطر این نوع نویز را با اصطلاحاتی چون سیگنال‌های فرعی(Extraneous Signal)، سیگنال‌های مزاحم (Spurious Signal) یا آشفتگی و اخلال(Perturbations)  نیز می‌شناسند.

 

منبع:

Electronic Noise and Interfering Signals Principles and Applications

Dr. Gabriel Vasilescu

 

 

پایان قسمت اول

دیدگاهتان را بنویسید