Tiếng ồn bắn lần đầu tiên được phát triển bởi nhà vật lý người Đức tên là “Walter Schottky”, người đóng vai trò chính trong việc mở rộng lý thuyết phát xạ điện tử và ion. Trong khi làm việc trên các van nhiệt điện tử hoặc ống chân không, ông đã quan sát thấy rằng ngay cả khi tất cả các nguồn tiếng ồn bên ngoài đã được loại bỏ thì vẫn còn hai loại tiếng ồn. Một thứ mà ông xác định là kết quả của nhiệt độ được gọi là nhiễu nhiệt trong khi thứ còn lại là tiếng ồn do bắn. TRONG mạch điện , có nhiều loại nguồn nhiễu khác nhau như nhiễu johnson/ nhiệt, nhiễu bắn, nhiễu 1/f hoặc nhiễu hồng/ nhấp nháy. Bài viết này thảo luận về một cái nhìn tổng quan về một bắn tiếng ồn - làm việc với các ứng dụng.

Tiếng ồn bắn là gì?

Một loại nhiễu điện tử được tạo ra từ bản chất rời rạc của điện tích được gọi là nhiễu bắn. Trong các mạch điện tử, tiếng ồn này có sự dao động ngẫu nhiên trong dòng điện một chiều vì thực tế dòng điện có dòng điện tử. Tiếng ồn này đáng chú ý chủ yếu ở Thiết bị bán dẫn như điốt chắn Schottky, mối nối PN và mối nối đường hầm. Không giống như nhiễu nhiệt, nhiễu này chủ yếu phụ thuộc vào dòng điện và nó thể hiện rõ hơn trong các thiết bị nối đường hầm PN.

Tiếng ồn bắn là đáng kể với dòng điện cực nhỏ chủ yếu khi đo trên thang thời gian ngắn. Tiếng ồn này đặc biệt đáng chú ý bất cứ khi nào mức hiện tại không cao. Vì vậy, điều này chủ yếu là do dòng chảy thống kê.

Bắn tiếng ồn mạch

Thiết lập thử nghiệm nhiễu bắn với mạch lắp ráp ảnh được hiển thị bên dưới. Thiết lập này bao gồm một bóng đèn có cường độ thay đổi & điốt quang được kết nối với một mạch đơn giản. Trong mạch sau, đồng hồ vạn năng được sử dụng để đo điện áp cung cấp qua một điện trở RF được mắc nối tiếp với mạch ảnh.

“cách tạo một con trỏ laser tự chế dễ dàng ”

Một công tắc trong mạch chọn xem dòng quang điện (hoặc) tín hiệu hiệu chuẩn có thể được cung cấp cho phần còn lại của mạch hay không. Op-amp ở phía bên phải được kết nối song song với điện trở làm cho hộp lắp ráp nhiễu bắn có mức tăng gấp 10 lần.

Bắn tiếng ồn mạch

Máy hiện sóng được sử dụng để kết hợp kỹ thuật số tín hiệu nhiễu thu được. Một bộ tạo chức năng được sử dụng nối tiếp với bộ suy giảm để điều chỉnh đường cong khuếch đại. Tại đây, chúng tôi bắt đầu thử nghiệm tiếng ồn Shot với việc hiệu chuẩn rất cẩn thận chuỗi phép đo thông qua tín hiệu hình sin suy giảm bằng cách sử dụng bộ tạo chức năng. Mức tăng được ghi lại (g(f) = Vout(f)/Vin(f)).

Trong quá trình thử nghiệm này, chúng tôi chỉ ghi lại điện áp RMS của nhiễu được đo bằng máy hiện sóng 20 lần cho 8 điện áp khác nhau trong mạch ảnh sáng VF. Sau đó, chúng tôi ngắt mạch ảnh & ghi lại mức độ nhiễu ở hậu cảnh.

Trong mạch này, tiếng ồn được đo có thể thay đổi một chút tùy thuộc vào thời gian tích hợp được sử dụng bởi máy hiện sóng, tuy nhiên, điều này nằm trong khoảng 0,1% độ không đảm bảo và chúng ta có thể bỏ qua nó, vì nó bị chi phối bởi độ không đảm bảo gây ra bởi dao động ngẫu nhiên trong điện áp.

Shot Noise Công thức hiện tại

Tiếng nổ xảy ra khi dòng điện chạy qua một ngã ba PN . Có nhiều nút giao hiện diện trên mạch tích hợp . Vượt rào chỉ đơn giản là ngẫu nhiên và dòng điện một chiều được tạo ra là tổng của các tín hiệu dòng điện cơ bản ngẫu nhiên khác nhau. Tiếng ồn này ổn định trên tất cả các tần số. Công thức hiện tại của tiếng ồn bắn được hiển thị bên dưới.

Trong = √2qIΔf

Ở đâu,

'q' là điện tích trên một electron tương đương với 1,6 × 10-19 coulomb.

'I' là dòng điện chạy qua đường giao nhau.

'Δf' là băng thông tính bằng Hertz.

Khác biệt B/W Shot Noise, Johnson Noise & Impulse Noise

Sự khác biệt giữa tiếng ồn bắn, tiếng ồn Johnson và tiếng ồn xung sẽ được thảo luận bên dưới.

Bắn tiếng ồn	Tiếng ồn Johnson	Tiếng ồn xung
Tiếng ồn phát sinh do tính chất rời rạc của các điện tích mang qua các electron/lỗ trống được gọi là tiếng ồn bắn.	Tiếng ồn được tạo ra thông qua kích động nhiệt của hạt tải điện được gọi là tiếng ồn Johnson.	Tiếng ồn có âm thanh sắc nét nhanh, nếu không thì tiếng nổ nhanh trong thời gian bắn như tiếng súng được gọi là tiếng ồn xung lực.
Tiếng ồn này còn được gọi là tiếng ồn lượng tử.	Tiếng ồn Johnson còn được gọi là tiếng ồn Nyquist/nhiễu nhiệt.	Tiếng ồn xung còn được gọi là tiếng ồn bùng nổ.
Tiếng ồn này không phụ thuộc vào tần số và nhiệt độ.	Tiếng ồn này tỷ lệ thuận với nhiệt độ.	Điều này không phụ thuộc vào nhiệt độ.
Nhiễu này chủ yếu xảy ra khi đếm photon bên trong các thiết bị quang học, bất cứ nơi nào nhiễu này liên quan đến bản chất hạt của chùm tia.	Nhiễu nhiệt chủ yếu xảy ra do chuyển động ngẫu nhiên của các electron tự do bên trong dây dẫn do kích động nhiệt.	Nhiễu xung chủ yếu xảy ra do bão sét và quá độ điện áp qua hệ thống chuyển mạch cơ điện.

Ưu điểm và nhược điểm

Các lợi thế của tiếng ồn bắn bao gồm những điều sau đây.

Tiếng ồn bắn ở tần số cao là tiếng ồn hạn chế đối với máy dò trên mặt đất.
Tiếng ồn này chỉ đơn giản là cung cấp thông tin có giá trị về các quá trình vật lý cơ bản ngoài các phương pháp thử nghiệm khác.
Vì cường độ tín hiệu tăng nhanh hơn, nên tỷ lệ tương đối của tiếng ồn bắn giảm & tỷ lệ S/N tăng.

Các nhược điểm của tiếng ồn bắn bao gồm những điều sau đây.

Tiếng ồn này đơn giản là do sự dao động trong số lượng photon được phát hiện tại điốt quang gây ra.
Nó cần sửa đổi dữ liệu sau đo để bù cho việc mất tín hiệu do bộ lọc thông thấp (LPF) được hình thành qua đường giao nhau của đường hầm.
Đây là tiếng ồn cường độ giới hạn lượng tử. Nhiều loại laser khác nhau rất gần với tiếng ồn khi bắn, ở mức tối thiểu đối với tần số tiếng ồn cao.

Các ứng dụng

Các ứng dụng của tiếng ồn bắn bao gồm những điều sau đây.

Tiếng ồn này chủ yếu có thể nhìn thấy trong các thiết bị bán dẫn như mối nối PN, mối nối đường hầm và điốt chắn Schottky.
Nó có ý nghĩa quan trọng trong vật lý cơ bản, phát hiện quang học, điện tử, viễn thông, v.v.
Loại nhiễu này gặp phải trong các mạch điện tử & RF do ảnh hưởng của bản chất dòng điện dạng hạt.
Tiếng ồn này rất có ý nghĩa trong một hệ thống năng lượng rất thấp.
Tiếng ồn này tương quan với bản chất điện tích được lượng tử hóa và việc tiêm chất mang riêng lẻ trong suốt điểm nối pn.
Tiếng ồn này được phân biệt đơn giản với sự dao động của dòng điện ở trạng thái cân bằng xảy ra mà không có bất kỳ điện áp nào được áp dụng & không có bất kỳ dòng điện bình thường nào.
Tiếng ồn bắn là sự dao động phụ thuộc vào thời gian trong dòng điện gây ra bởi sự rời rạc của điện tích.

Hỏi). Tại sao tiếng ồn bắn được gọi là tiếng ồn trắng?

“cách xây dựng bộ sạc pin lithium ion ”

MỘT). Tiếng ồn này thường được gọi là tiếng ồn trắng vì nó có mật độ quang phổ nhất quán. Các ví dụ chính về White noise là Shot noise & Thermal noise.

Hỏi). Yếu tố tiếng ồn trong giao tiếp là gì?

Nó là phép đo sự suy giảm tỷ lệ S/N trong một thiết bị. Vì vậy, nó là tỷ lệ của Tỷ lệ S/N ở i/p so với tỷ lệ S/N ở đầu ra.

Hỏi). Tiếng ồn bắn trong bộ tách sóng quang là gì?

MỘT). Tiếng ồn bắn trong bộ tách sóng quang khi phát hiện homodyne quang học được cho là do dao động điểm không của trường điện từ lượng tử hóa, nếu không thì do bản chất riêng biệt của quy trình hấp thụ photon.

Hỏi). Tiếng ồn của cảnh quay được đo như thế nào?

MỘT). Tiếng ồn này được đo bằng cách sử dụng like shot noise = 10 log(2hν/P) tính bằng dBc/Hz). 'c' trong dBc có liên quan đến tín hiệu, do đó chúng tôi nhân với công suất tín hiệu 'P' để thu được công suất tiếng ồn bắn trong dBm/Hz.

Hỏi). Bạn làm cách nào để giảm tiếng ồn khi chụp?

Tiếng ồn này có thể được giảm bớt bằng cách

Tăng cường độ tín hiệu: Tăng cường độ dòng điện trong hệ thống sẽ làm giảm sự đóng góp tương đối của nhiễu bắn.
Lấy trung bình tín hiệu: Lấy trung bình nhiều phép đo của cùng một tín hiệu sẽ giảm tiếng ồn khi chụp, vì tiếng ồn sẽ được lấy trung bình theo thời gian.
Thực hiện các bộ lọc nhiễu: Các bộ lọc như bộ lọc thông thấp có thể được sử dụng để loại bỏ các thành phần nhiễu tần số cao khỏi tín hiệu.
Giảm nhiệt độ: Việc tăng nhiệt độ của hệ thống sẽ làm tăng lượng nhiễu nhiệt, làm cho tiếng ồn bắn tương đối ít hơn đáng kể.
Chọn máy dò phù hợp: Sử dụng máy dò có diện tích hoạt động lớn hơn hoặc hiệu suất thu thập điện tử cao hơn có thể làm giảm tác động của tiếng ồn bắn.

Như vậy, đây là tổng quan về tiếng ồn bắn và các ứng dụng của nó. Thông thường, tiếng ồn này xảy ra bất cứ khi nào có chênh lệch điện áp hoặc rào cản tiềm năng. Khi các hạt mang điện như lỗ trống và electron vượt qua hàng rào, thì tiếng ồn này có thể được tạo ra. Ví dụ, một bóng bán dẫn, một đi-ốt và một ống chân không, tất cả sẽ tạo ra tiếng ồn khi bắn. Đây là một câu hỏi cho bạn, tiếng ồn là gì?