स्फुरण रव
स्फुरण रव 1/f वर्णक्रमीय घनत्व वाला एक प्रकार का इलेक्ट्रॉनिक रव है। अतः इसलिए इसे प्रायः 1/f रव या गुलाबी रव के रूप में जाना जाता है, यद्यपि इन शब्दों की व्यापक परिभाषाएं हैं। यह लगभग सभी इलेक्ट्रॉनिक उपकरणों में होता है और कई अन्य प्रभावों के साथ दिखाई दे सकता है, जैसे कि प्रवाहकीय चैनल में अशुद्धता, वाहक पीढ़ी और मूल धारा के कारण ट्रांजिस्टर में पुनर्संयोजन रव, इत्यादि।
गुण
इस प्रकार से विद्युत धारा या वोल्टता में 1/f रव सामान्यतः प्रत्यक्ष धारा से संबंधित होता है, क्योंकि प्रतिरोध (विद्युत) के उच्चावच को ओम के नियम द्वारा वोल्टता या वर्तमान के उच्चावच में बदल दिया जाता है। प्रतिरोधों में 1/f घटक भी होता है, जिसके माध्यम से कोई प्रत्यक्ष धारा नहीं होती है, जो संभवतः तापमान में उच्चावच के कारण प्रतिरोध को नियंत्रित करता है। यह प्रभाव मैंगनीन में स्थित नहीं है, क्योंकि इसमें प्रतिरोध का तापमान गुणांक नगण्य है।[1][2]
अतः इलेक्ट्रॉनिक उपकरणों में, यह निम्न-आवृत्ति घटना के रूप में दिखाई देता है, क्योंकि उच्च आवृत्तियों को अन्य स्रोतों से सफेद रव द्वारा पूर्ण रूप से आच्छादित दिया जाता है। यद्यपि, दोलित्र में, निम्न-आवृत्ति रव कैरियर आवृत्तियों के निकट आवृत्तियों तक आवृत्ति मिश्रण हो सकता है, जिसके परिणामस्वरूप दोलित्र चरण रव होता है।
कुल रव में इसका योगदान स्फुरण रव से प्रभावित निम्न आवृत्ति वाले क्षेत्र और सफेद रव के समतल वर्णक्रम से प्रभावित उच्च आवृत्ति क्षेत्र केमध्य विच्छेदक आवृत्ति fc द्वारा विशेषता है। इस प्रकार से MOSFET में उच्च fc (गीगाहर्ट्ज श्रेणी में हो सकता है) होता है। JFETs और द्विध्रुवी संधि ट्रांजिस्टर में 1 kHz के निकट निम्न fc होता है,[3] परंतु JFET सामान्यतः BJT की तुलना में निम्न आवृत्तियों पर अधिक स्फुरण रव प्रदर्शित करते हैं, और JFET में कई kHz तक fc हो सकता है, जिसे स्फुरण रव के लिए नहीं चयनित किया जाता है।[4]
अतः इसमें सामान्यतः गाऊसी प्रक्रिया होती है और यह समय-प्रतिवर्ती है।[5] इस प्रकार से यह प्रतिरोधों और क्षेत्र-प्रभाव ट्रांजिस्टर में रैखिक प्रणाली तंत्र द्वारा उत्पन्न होता है, परंतु द्विध्रुवी संधि ट्रांजिस्टर और डायोड में गैर-रेखीय तंत्र द्वारा पूर्ण रूप से उत्पन्न होता है।[5]
MOSFET में आवृत्ति f के एक फलन के रूप में स्फुरण-रव वोल्टता के वर्णक्रमीय घनत्व को प्रायः के रूप में मॉडल किया जाता है, जहां K प्रक्रिया-निर्भर स्थिरांक है, ऑक्साइड संधारित्र है, W और L क्रमशः चैनल की चौड़ाई और लंबाई हैं।[6] अतः यह एक अनुभवजन्य मॉडल है और सामान्यतः इसे अत्यधिक सरलीकरण माना जाता है।[7]
इस प्रकार से स्फुरण का रव एक प्रतिरोधक कार्बन-संरचना प्रतिरोधकों और प्रतिरोधक मोटी-फिल्म प्रतिरोधकों में पाया जाता है।[8] जहां इसे अतिरिक्त रव के रूप में संदर्भित किया जाता है, क्योंकि यह तापीय रव स्तर से ऊपर समग्र रव स्तर को बढ़ाता है, जो सभी प्रतिरोधों में स्थित होता है। अतः इसके विपरीत, तार-घाव प्रतिरोधकों में स्फुरण रव सबसे कम होता है। चूँकि स्फुरण का रव प्रत्यक्ष धारा के स्तर से संबंधित है, यदि धारा को कम रखा जाता है, तो अवरोधक में तापीय रव प्रमुख प्रभाव होगा, और उपयोग किए जाने वाले अवरोधक का प्रकार, आवृत्ति विंडो के आधार पर, रव के स्तर को पूर्ण रूप से प्रभावित नहीं कर सकता है।
माप
इस प्रकार से वोल्टता या धारा में 1/f रव वर्णक्रम का मापन एक अन्य प्रकार के रव के माप के समान ही किया जाता है। अतः प्रतिदर्श वर्णक्रम विश्लेषक रव से सीमित समय का प्रतिदर्श लेते हैं और एक फास्ट फूरियर रूपांतरण एल्गोरिदम द्वारा फूरियर परिवर्तन की गणना करते हैं। फिर, फूरियर वर्णक्रम के वर्ग निरपेक्ष मान की गणना करने के पश्चात, वे इस प्रतिदर्शकरण प्रक्रिया को पर्याप्त संख्या में एक बार दोहराकर इसके औसत मान की गणना करते हैं। इस प्रकार से परिणामी पैटर्न मापे गए रव के शक्ति-घनत्व वर्णक्रम के समानुपाती होता है। फिर इसका यथार्थ मान प्राप्त करने के लिए इसे परिमित-समय के प्रतिदर्श की अवधि और 1 के क्रम में संख्यात्मक स्थिरांक द्वारा सामान्यीकृत किया जाता है। यह प्रक्रिया एक परिमित समय के प्रतिदर्श (निम्न-आवृत्ति अंत) की अवधि और रव की डिजिटल प्रतिदर्शकरण दर (उच्च-आवृत्ति अंत) के पारस्परिक द्वारा निर्धारित आवृत्ति विंडो के भीतर ही उचित वर्णक्रमीय डेटा देती है। इस प्रकार प्राप्त ऊर्जा घनत्व वर्णक्रम के उच्च और निम्न अर्ध दशकों को सामान्यतः वर्णक्रम से हटा दिया जाता है। अतः पारंपरिक वर्णक्रम विश्लेषक जो संकेत पर संकीर्ण निस्यंदित बैंड को स्वीप करते हैं, उनका संकेत-से-रव अनुपात (एसएनआर) उत्तम होता है, क्योंकि वे संकीर्ण-बैंड उपकरण होते हैं। इस प्रकार से ये एक उपकरण स्फुरण रव को पूर्ण रूप से मापने के लिए पर्याप्त निम्न आवृत्तियों पर कार्य नहीं करते हैं। प्रतिदर्शकरण उपकरण ब्रॉडबैंड हैं, और इसलिए उच्च रव हैं। वे कई प्रतिदर्श संकेत लेकर और उनका औसत निकालकर रव को कम करते हैं। पारंपरिक वर्णक्रम विश्लेषकों के निकट उनके संकीर्ण-बैंड अधिग्रहण के कारण अभी भी उत्तम एसएनआर है।
उपकरणीकरण और माप में निष्कासन
अतः डीसी माप के लिए 1/f रव विशेष रूप से उपद्रवी हो सकता है, क्योंकि यह निम्न आवृत्तियों पर बहुत महत्वपूर्ण है, डीसी पर एकीकरण/औसत के साथ अनंत तक जाता है। इस प्रकार से बहुत निम्न आवृत्तियों पर, आप रव को बहाव के रूप में समझ सकते हैं, यद्यपि बहाव उत्पन्न करने वाले तंत्र सामान्यतः स्फुरण रव से अलग होते हैं।
एक शक्तिशाली तकनीक में रुचि के संकेत को उच्च आवृत्ति पर ले जाना और इसे मापने के लिए चरण-संवेदनशील संसूचक का उपयोग करना सम्मिलित है। उदाहरण के लिए, रुचि का संकेत आवृत्ति के साथ एक हेलिकॉप्टर (इलेक्ट्रॉनिक्स) हो सकता है। अतः अब संकेत श्रृंखला एसी संकेत ले जाती है, डीसी नहीं। एसी-युग्मित चरण डीसी घटक को निस्यंदित करते हैं; यह स्फुरण रव को भी कम करता है। एक तुल्यकालिक संसूचक जो एसी संकेत के सीरक्षों का प्रतिदर्श लेता है, जो मूल डीसी मान के बराबर है। दूसरे शब्दों में, पहले निम्न-आवृत्ति संकेत को उच्च-आवृत्ति वाहक के साथ गुणा करके उच्च आवृत्ति में पूर्ण रूप से स्थानांतरित किया जाता है, और इसे स्फुरण रव से प्रभावित उपकरण को दिया जाता है। इस प्रकार से उपकरण का एक आउटपुट फिर से उसी वाहक के साथ गुणा किया जाता है, इसलिए पूर्व सूचना संकेत आधार बैंड पर वापस आ जाता है, और स्फुरण रव को उच्च आवृत्ति पर स्थानांतरित कर दिया जाएगा, जिसे सरलता से निस्यंदित किया जा सकता है।
यह भी देखें
- एल्डर्ट वैन डेर ज़ील
- रव के वर्ण
- संपर्क प्रतिरोध
- रव (भौतिकी)
- इलेक्ट्रॉनिक रव
- ट्वीडी वितरण
- चॉपर (इलेक्ट्रॉनिक्स)
संदर्भ
- ↑ Voss, Richard F.; Clarke, John (1976-01-15). "Flicker (1/f) noise: Equilibrium temperature and resistance fluctuations". Physical Review B. 13 (2): 556–573. Bibcode:1976PhRvB..13..556V. doi:10.1103/PhysRevB.13.556.
- ↑ Beck, H. G. E.; Spruit, W. P. (1978-06-01). "1/f noise in the variance of Johnson noise". Journal of Applied Physics. 49 (6): 3384–3385. Bibcode:1978JAP....49.3384B. doi:10.1063/1.325240. ISSN 0021-8979.
- ↑ "AN-6602: Low Noise JFET – The Noise Problem Solver" (PDF). onsemi. 2015-07-16. Archived (PDF) from the original on 2021-02-02. Retrieved 2022-08-26.
- ↑ Leach, Marshall. "जेएफईटी और बीजेटी की तुलना" (PDF). Georgia Tech ECE Leach Legacy. Archived (PDF) from the original on 2022-08-26. Retrieved 2022-08-26.
- ↑ 5.0 5.1 Voss, Richard F. (1978-04-03). "Linearity of 1/f Noise Mechanisms". Physical Review Letters. 40 (14): 913–916. Bibcode:1978PhRvL..40..913V. doi:10.1103/physrevlett.40.913.
- ↑ Behzad Razavi, Design of Analog CMOS Integrated Circuits, McGraw-Hill, 2000, Chapter 7: Noise.
- ↑ Lundberg, Kent H. "थोक सीएमओएस में शोर स्रोत" (PDF).
- ↑ Jenkins, Rick. "प्रतिरोधों में सारा शोर". Hartman Technica. Retrieved 5 June 2014.
टिप्पणियाँ
- Johnson, J. B. (1925). "The Schottky effect in low frequency circuits". Physical Review. 26 (1): 71–85. Bibcode:1925PhRv...26...71J. doi:10.1103/PhysRev.26.71.
- Schottky, W. (1918). "Über spontane Stromschwankungen in verschiedenen Elektrizitätsleitern". Annalen der Physik. 362 (23): 541–567. Bibcode:1918AnP...362..541S. doi:10.1002/andp.19183622304.
- Schottky, W. (1922). "Zur Berechnung und Beurteilung des Schroteffektes". Annalen der Physik. 373 (10): 157–176. Bibcode:1922AnP...373..157S. doi:10.1002/andp.19223731007.