Ada apa dengan semua kebisingan ini?

Orang sering berbicara tentang kebisingan di sirkuit. Op-amp murah berisik , menjalankan motor dapat menimbulkan gangguan pada pasokan, dan banyak sirkuit analog berurusan dengan rasio sinyal-terhadap- kebisingan (yaitu: berusaha menjaga tingkat kebisingan tetap rendah).

Intuisi saya adalah bahwa noise adalah kehadiran sinyal pada frekuensi yang kita tidak tertarik. (Ini mungkin atau mungkin tidak benar.) Namun, saya tidak tahu dari mana suara ini berasal.

Bagaimana kebisingan listrik muncul? Apa yang menghasilkannya? Bagaimana saya menyingkirkannya?

Kehadiran kekuatan pada frekuensi yang tidak Anda sukai dapat dengan mudah disaring. Kehadiran kekuatan pada frekuensi yang Anda minati adalah masalahnya, karena ini tidak dapat disaring.

Ada beberapa sumber utama kebisingan . Namun tergantung pada konteks apa yang Anda bicarakan - hal-hal seperti interferensi atau cross-talk dapat dianggap sebagai noise dalam konteks, katakanlah, rasio signal-to-noise, tetapi ketika Anda membangun 'low noise amplifier' , ini merujuk pada sumber kebisingan intrinsik.

Salah satu sumber kebisingan yang tidak dapat dihindari adalah kebisingan termal . Setiap benda yang tidak duduk pada nol mutlak berperilaku seperti benda hitam dan memancarkan radiasi elektromagnetik. Ini merupakan masalah untuk komunikasi RF jarak jauh karena radiasi benda hitam dari tanah, bangunan, dll. Akan muncul di pita frekuensi dan meletakkan 'lantai' pada tingkat sinyal yang dapat Anda terima. Kebisingan ini lebih atau kurang rata hingga sekitar 80 GHz, sehingga daya derau hanya sebanding dengan bandwidth dan suhu. Kebisingan termal dalam elektronik disebut kebisingan Johnson . Suara Johnson dihasilkan oleh elektron (atau pembawa muatan lainnya) yang bergerak-gerak karena tidak berada pada nol mutlak. Ini dapat dimodelkan sebagai sumber tegangan secara seri atau sumber arus secara paralel dengan masing-masing resistor dalam suatu rangkaian. Kebisingan Johnson sebanding dengan bandwidth, suhu, dan hambatan.

Bunyi tembakan adalah jenis kebisingan yang sangat berbeda yang terjadi ketika muatan bergerak melintasi celah (tabung vakum) atau melalui persimpangan semikonduktor (dioda, BJT). Karena pembawa muatan terpisah (Anda dapat menghitungnya), muatan harus diukur dalam unit-unit yang dikuantisasi ini. Ketika arus mengalir, sejumlah integer pembawa muatan akan bergerak, tiba pada interval acak. Untuk arus besar, fluktuasi sangat kecil sehingga pada dasarnya tidak terdeteksi. Namun, untuk arus yang sangat kecil, arus akan mengalir dalam serangkaian 'pulsa', satu untuk setiap elektron. Akibatnya, bunyi tembakan menjadi masalah besar pada level sinyal rendah. Suara tembakan putih; artinya tidak tergantung pada frekuensi dan daya noise keseluruhan sebanding dengan bandwidth.

Derau flicker , atau derau 1 / f , adalah jenis derau yang berbeda. Ini terjadi pada perangkat elektronik, selain noise Johnson dan noise shot. Derau flicker disebut derau 1 / f karena daya derau sebanding dengan kebalikan dari frekuensi - derau tinggi pada frekuensi rendah dan rendah pada frekuensi tinggi. Secara umum noise yang berkedip tergantung pada level DC.

Sumber kebisingan lainnya agak kurang umum, seperti kebisingan longsor . Kebisingan longsoran disebabkan oleh longsoran salju. Selama longsoran salju, elektron yang mengalir melepaskan lebih banyak elektron dan menciptakan arus yang tumbuh secara eksponensial. Perangkat seperti longsor photodetectors menggunakan efek ini untuk mendeteksi sejumlah kecil foton dengan membiaskan perangkat hanya di tepi kerusakan longsoran sehingga sejumlah kecil foton yang memukul detektor akan melepaskan cukup elektron untuk memicu kerusakan. Aliran saat ini selama kerusakan longsoran sangat bising. Bahkan, itu sangat bising sehingga dioda longsoran digunakan sebagai sumber kebisingan RF untuk menguji berbagai komponen RF.

Crosstalk, interferensi, dan intermodulasi juga merupakan sumber sinyal yang tidak diinginkan, tetapi ini secara teknis tidak berisik. Crosstalk dan interferensi adalah sinyal yang tidak diinginkan yang berasal dari sumber eksternal. Intermodulation berasal dari non-linearitas dan menyebabkan saluran yang berdekatan dalam medium yang sama saling bertumpukan. Ini adalah masalah besar ketika mencoba mengirimkan sejumlah besar saluran secara paralel saat mereka berbaur satu sama lain. Secara umum ini adalah 2 Fa - Fb. Misalnya, jika saya mentransmisikan dua saluran dengan spasi 1 kHz pada 1 MHz, maka saya mentransmisikan 1.000 MHz menjadi 1,001 MHz. IMD berarti saya akan mendapatkan daya pada 2 * 1.000 - 1.001 = 0.999 MHz dan 2 * 1.001 - 1.000 = 1.002 MHz, yang akan mengganggu saluran yang berdekatan pada jarak yang sama.