Existem várias fontes de ruído em um amplificador operacional ( amplificador operacional ), mas a fonte de ruído mais misteriosa é o ruído de cintilação. Isso é causado por irregularidades na faixa de condução e ruído devido às correntes de polarização nos transistores. Este ruído aumenta inversamente através da frequência, por isso é freqüentemente chamado de ruído 1/f. Este ruído está presente ainda nas frequências mais altas; no entanto, outras fontes de ruído no amplificador operacional começam a controlar, opondo-se aos efeitos de ruído 1/f. Este ruído afetará todos os componentes eletrônicos, como operacional amplificadores mas essa fonte de ruído não tem limitações em sistemas de aquisição de dados de baixa frequência. A fim de fornecer o melhor desempenho CC, como desvio de deslocamento baixo e deslocamento inicial baixo, os amplificadores de desvio zero também têm o benefício adicional de eliminar o ruído de cintilação, que é muito crítico para aplicações de baixa frequência. Este artigo discute uma visão geral ruído de cintilação –trabalho e suas aplicações.

O que é definição de ruído de oscilação/ruído de oscilação?

Ruído de oscilação ou ruído 1/f é um tipo de ruído eletrônico que simplesmente ocorre em quase todos os dispositivos eletrônicos e pode vir com vários outros efeitos, como impurezas em um canal condutor, geração e ruído de recombinação em um transistor devido à corrente de base. Este ruído é freqüentemente chamado de ruído rosa ou ruído 1/f. Este ruído ocorre principalmente em todos os dispositivos eletrônicos e tem diferentes causas, embora geralmente estejam relacionadas ao fluxo de corrente contínua. É significativo em muitos campos eletrônicos e é significativo em osciladores utilizados como fontes de RF.

Esse ruído também é conhecido como ruído de baixa frequência porque a densidade espectral de potência desse ruído aumentará quando a frequência for aumentada. Este ruído pode ser observado normalmente abaixo de alguns KHz. A largura de banda do ruído oscilante varia de 10 MHz a 10 Hz.

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Equação de Ruído de Cintilação

O ruído de cintilação simplesmente ocorre em quase todos os componentes eletrônicos. Portanto, esse ruído é mencionado em relação a dispositivos semicondutores como transistores e particularmente MOSFET dispositivos. Este ruído pode ser expresso como

S(f) = K/f

Princípio de funcionamento do ruído de cintilação

O ruído de cintilação funciona aumentando o nível de ruído geral acima do nível de ruído térmico, que está presente em todos os resistores. Este ruído é simplesmente encontrado em filmes espessos e resistores de composição de carbono , onde quer que seja conhecido como excesso de ruído, Em contraste, os resistores de fio enrolado têm a menor quantidade de ruído de cintilação.

Esse ruído pode ser causado por portadores de carga presos e liberados aleatoriamente entre as interfaces de dois materiais. Assim este fenômeno ocorre normalmente em semicondutores que são utilizados em amplificadores de instrumentação para registro de sinais elétricos.

Este ruído é simplesmente proporcional ao oposto da frequência. Em muitas aplicações, como osciladores de RF, existem muitas regiões onde o ruído domina e outras regiões onde o ruído branco de fontes como ruído de tiro e ruído térmico dominam. Geralmente, esse ruído em baixas frequências domina um sistema projetado adequadamente.

Eliminando Ruído 1/F

Geralmente, o corte ou Helicóptero A técnica de estabilização é usada para reduzir a tensão de compensação do amplificador. Mas, como o ruído de cintilação está próximo ao ruído de baixa frequência DC, ele também é reduzido de forma eficiente usando essa técnica. Esta técnica simplesmente funciona cortando ou alternando os sinais i/p no estágio i/p e depois cortando novamente os sinais no estágio o/p. Então isso é igual a modulação com onda quadrada.

Diagrama de bloco ADA4522-2 para ruído de oscilação

No diagrama de blocos ADA4522 acima, o sinal i/p pode ser simplesmente modulado para a frequência de corte no CHOP_EM estágio. O sinal i/p no CHOP_FORA O estágio é demodulado de forma síncrona de volta à sua frequência inicial e, ao mesmo tempo, o ruído de cintilação e o deslocamento do estágio i/p do amplificador são simplesmente modulados para a frequência de corte.

Além de diminuir a tensão de offset original, a mudança dentro do offset e da tensão de modo comum são diminuídas, o que proporciona uma linearidade CC muito boa e um alto CMRR (taxa de rejeição de modo comum). O corte também diminui o desvio de tensão e a temperatura de deslocamento, por esse motivo, os amplificadores que usam corte são freqüentemente chamados de amplificadores de desvio zero. Aqui, uma coisa importante que precisamos considerar é que os amplificadores de desvio zero removem apenas o ruído de oscilação do amplificador. Qualquer ruído de cintilação de várias fontes, como o sensor, passará inalterado.

A compensação usada para cortar é que ele configura artefatos de comutação na saída e aumenta a corrente de polarização de entrada. Na saída do amplificador, a ondulação e as falhas são visíveis uma vez visualizadas em um osciloscópio e os picos de ruído são visíveis na densidade espectral do ruído quando visualizados com um analisador de espectro. Dos dispositivos analógicos, os mais novos amplificadores de desvio zero, como a família de amplificadores de desvio zero ADA4522, utilizam um circuito de loop de correção de compensação e oscilação patenteado para reduzir os artefatos de comutação.

Cortar também é usado para ADCs e amplificadores de instrumentação . O corte é usado para eliminar esse ruído em diferentes dispositivos, como AD8237 true rail-to-rail, AD7124-4 baixo ruído e baixa potência, amplificador de instrumentação de desvio zero, ADC Σ-Δ de 24 bits, ADC Σ-Δ de 32 bits , ruído ultrabaixo AD7177-2, etc.

Uma desvantagem principal do uso da modulação de onda quadrada é que essas ondas têm vários harmônicos. Portanto, o ruído em cada harmônico será demodulado para CC de volta. Em vez disso, se usarmos modulação de onda senoidal, isso é muito menos vulnerável ao ruído e pode melhorar sinais extremamente pequenos no ruído grande, caso contrário, presença de interferência. Portanto, essa abordagem é usada por meio de amplificadores lock-in.

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Diferença entre ruído térmico e ruído de cintilação

A diferença entre ruído térmico e ruído de cintilação é discutida abaixo.

Ruído Térmico	Ruído de cintilação
O ruído gerado pela agitação térmica dos elétrons em um condutor elétrico em equilíbrio é conhecido como ruído térmico.	O ruído causado por portadores de carga presos e liberados aleatoriamente entre as interfaces de dois materiais é conhecido como ruído de oscilação.
Esse ruído também é conhecido como ruído de Johnson, ruído de Nyquist ou ruído de Johnson-Nyquist.	Este ruído também é conhecido como ruído 1/f.
O ruído térmico ocorre sempre quando a corrente flui através do resistor.	Este ruído ocorre normalmente em semicondutores que são utilizados em um amplificador de instrumentação para registrar vários sinais elétricos.
A intensidade do ruído térmico será diminuída pelos componentes de menor resistência parasitária.	Essa intensidade de ruído será diminuída por meio de um chopper ou método de estabilização do chopper, sempre que a tensão de compensação do amplificador for diminuída.
O ruído térmico pode ser removido normalizando o sinal de retroespalhamento na imagem SAR completa, o que é necessário para a utilização quantitativa e qualitativa dos dados SAR.	Esse ruído pode ser removido com diferentes técnicas, como excitação CA e corte.

O que é Flicker Noise em MOSFET?

Os MOSFETs têm uma alta frequência de corte (fc) como a faixa de GHz, enquanto BJTs & JFETs têm uma frequência de corte mais baixa, como 1 kHz. Geralmente, JFETs em baixas frequências exibem mais ruído em comparação com BJTs e podem ter alto 'fc' como vários kHz e não são preferidos para ruído de oscilação.

Vantagens e desvantagens

O vantagens do ruído de cintilação inclui o seguinte.

É um ruído de baixa frequência, portanto, se a frequência aumentar, esse ruído diminuirá.
É um ruído inerente aos dispositivos semicondutores relacionados ao procedimento de fabricação e à física dos dispositivos.
Os efeitos são observados geralmente em baixas frequências dentro de componentes eletrônicos.

O desvantagens do ruído de cintilação inclui o seguinte.

Em qualquer cadeia de sinal CC de precisão, esse ruído pode limitar o desempenho.
O nível de ruído geral pode ser aumentado em relação ao nível de ruído térmico em todos os tipos de resistores.
É dependente da frequência.

Formulários

O aplicações de flicker nois e inclua o seguinte.

Esse ruído é encontrado em alguns dispositivos passivos e em todos os componentes eletrônicos ativos.
Este fenômeno ocorre normalmente em semicondutores que são utilizados principalmente para registrar sinais elétricos em amplificadores de instrumentação.
Esse ruído nos BJTs determina as limitações de amplificação do aparelho.
Este ruído ocorre em resistores de composição de carbono.
Geralmente, esse ruído ocorre em dispositivos ativos porque a carga carrega um comportamento aleatório.

Q). Por que o Flicker Noise é considerado rosa?

O ruído rosa também é chamado de ruído oscilante porque sua densidade de potência espectral reduz em 3 dB por oitava. Assim, a potência da banda de ruído rosa é inversamente proporcional à frequência. Quando a frequência é maior, a potência é menor.

Q), Como faço para me livrar do ruído de oscilação?

Esse ruído pode ser eficientemente reduzido por meio de uma técnica de estabilização do chopper, na qual a tensão de deslocamento do amplificador é diminuída.

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Q). Como o Flicker Noise é medido?

A medição do ruído flicker em corrente ou tensão pode ser feita de forma semelhante a outros tipos de medição de ruído. O instrumento analisador de espectro de amostragem obtém uma amostra de tempo finito do ruído e calcula a transformada de Fourier por meio do algoritmo FFT. Esses instrumentos não funcionam em baixas frequências para medir completamente esse ruído. Portanto, os instrumentos de amostragem são de banda larga e têm alto ruído. Isso pode diminuir o ruído usando vários traços de amostra e calculando a média deles. Instrumentos analisadores de espectro do tipo convencional ainda têm SNR superior por causa de sua aquisição de banda estreita.

Assim, este é uma visão geral do ruído de oscilação – trabalhando com aplicativos. As características do ruído flicker são; esse ruído aumenta quando a frequência diminui, esse ruído está associado a uma corrente DC dentro de dispositivos eletrônicos e inclui o mesmo conteúdo de potência em cada oitava. Aqui está uma pergunta para você, o que é ruído branco?