1 / f noise, apakah terbatas?

Pada dasarnya pertanyaan saya adalah:

Saya ragu kerapatan kebisingan menjadi tak terhingga karena kita dapat mencapai batas f → 0 di sirkuit DC apa pun berbeda dengan batas f → ∞ (yang merupakan idealisasi karena semua rangkaian berperilaku sebagai low pass untuk f yang cukup).

Jika kepadatan kebisingan terbatas, di mana f, dan bagaimana pembusukannya?

Pada frekuensi yang lebih rendah kejadian yang kurang umum menjadi bagian dari sinyal, pada skala detik detak jantung dan langkah kaki pada skala minggu ada badai listrik, pada skala bulan ada efek musiman, pada skala tahun gempa bumi dll ...

$2.3\times10^{−18}Hz$

$Does ~f ~go \to 1/\infty ?$

$\dfrac{1V}{\sqrt{Hz}} @10^{-14} Hz$ sama dengan .... tunggu

= 31.709,8 abad .. sekarang sedikit berkedip tapi abad berapa?

Apakah ini probabilitas gelombang gamma mengenai elektron di luar orbit?

Dalam audio itu disebut "Pink Noise" dan itu ada di mana-mana di alam.

Penyebab sebenarnya tidak diketahui , tetapi ada selama Anda mengukurnya bahkan 60 tahun terakhir, seperti yang telah dilakukan.

Apa yang diketahui para ilmuwan di Cina adalah bahwa, asal mula kebisingan 1 / f adalah interaksi antara sistem dan efek acak.

Dalam ukuran partikel debu, kita melihat histogram yang sama dari qty vs ukuran jika kita menyamakan frekuensi kemunculan partikel debu dalam satuan volume. Seberapa kecil mereka bisa pergi? hanya fisikawan partikel yang dapat menjawab ini dan mereka terus menemukan partikel kecil dengan lebih banyak energi yang dibutuhkan untuk menemukannya.

1 M.Keshner, 1 / f noise, proses dari IEEE, 70 (1982), pg212-218
[2] B.Mendlebrot dan R.Voss, Kebisingan dalam Sistem fisik dan 1 / f Kebisingan,
Elsevier Science, 1983, ch . Mengapa Fraktal dan kapan harus bersuara dengan penskalaan?, Hal31-39
[3] RFVoss dan J.Clarke, 1 / f Kebisingan dalam musik dan ucapan, Nature, 258 (1975), hal31-38
[4] BBManderbrot, Beberapa kebisingan dengan Spektrum 1 / f, terkurung antara arus searah dan derau putih, Transaksi IEEE tentang Teori Informasi, IT-13 (1967), pg289-298 [5] BBManderbrot dan JWVNess, gerakan Pecahan Browinian, suara fraksi dan aplikasi, Siam Review, 10 ( 1968), pg422-437
[6] V.Solo, fungsi acak intrinsik dan paradoks suara 1 / f, Jurnal SIAM Matematika terapan, 52 (1992), pg270-291
[7] XCZhu dan Y.Yao, Kebisingan frekuensi rendah dari fotokonduktor HgCdTe, Infrared Research, 8 (1989) 5, pg375-380. (dalam Bahasa Cina)
[8] MKYu, FSLiu, teori kebisingan 1 / f dari kebisingan 1 / f, Fisika Acta, 32 (1983) 5, pg593-606, (dalam bahasa Cina)
[9] J.Clark dan G.Hawking, Phys Pendeta B14 (1974) 2862
[10] J.Kurkijarvi, Phys. Pendeta B6 (1972) 832
[11] 高 安 秀 树, 分数 结, 地震 出版社, 1994, pg63-65
[12] Xu Shenglong, 1 / f eksplorasi kebisingan, Technical Acoustics, 1997, pg63-67
[13] Xu Shenglong, Statistik dinamika kebisingan 1 / f, Teknologi Infra Merah, 25 (2003), pg63-67
[14] Xu Shenglong, Studi ulang dinamika statistik kebisingan 1 / f, Teknologi Pengukuran Cina, 33 (2007), pg79- 83
[15] W u Peijun, Frekuensi Rendah Kebisingan Tegangan 1 dari Microbridge Film Ti, JURNAL CINA FISIKA SUHU RENDAH, 16 (1994), pg350-353

Setelah membaca Journal of Solid State Circuits selama beberapa dekade, di mana berbagai penyebab kebisingan dari semua bentuk adalah diskusi penting untuk kinerja loop-fase-terkunci, saya akan memberikan beberapa ingatan dari presentasi ATT atau IBM pada ISSCC tahunan (konferensi ) sekitar tahun 2005.

Ada berbagai muatan terperangkap pada permukaan kristal dan juga terkubur di dalam kristal di berbagai "dislokasi" non-kubik di mana berbagai daerah sempurna bertemu pada pola atom yang tidak sempurna.

Muatan terperangkap ini memiliki waktu relaksasi, dari mikrodetik hingga detik (dan mungkin lebih lama). Jadi ketika masing-masing elektron melarikan diri dari lokasi penyimpanan kecil ini, kita melihat impuls kecil. Sistem pengukuran bandwidth terbatas, atau sirkuit kami, melengkapi impuls-impuls ini menjadi "noise".

Dan ketika polaritas sinyal terbalik, muatan bergerak kembali ke perangkap muatan ini, lagi-lagi dalam bentuk impuls kecil.

Tampaknya ada lebih banyak jebakan biaya untuk waktu relaksasi durasi yang sangat lama, dan kami mendapatkan lebih banyak daya pada frekuensi yang lebih rendah.

Permukaan silikon yang lebih bersih mengurangi noise 1 / F.

Dan boule silikon (12-by 24 "beast yang hampir murni murni yang disediakan oleh pemurni zona) dengan lebih sedikit dislokasi internal mengurangi kebisingan 1 / F.

Itu garis merah. Bukan hijau.

Saya suka menganggap 1 / f noise sebagai noise termal, dan panas bergerak di sekitar bagian yang berbeda dari silikon die (atau transistor). Jika Anda pernah melihat bara api menyala dalam api, itu bisa dianalogikan dengan fluktuasi suhu tersebut, tetapi pada skala yang berbeda (setidaknya itulah yang saya pikirkan tentang kebisingan 1 / f).

Tidak ada cara untuk benar-benar tahu di sini adalah apa yang AOE ( Seni elektronik edisi ke-3 oleh Horowitz dan Hill) berkata:

Anda sering mendengar pembicaraan tentang daya derau frekuensi rendah yang sesuai dengan “hukum 1 / f,” seolah-olah ada beberapa persyaratan hukum yang terlibat. Pada awalnya Anda mungkin berpikir bahwa ini tidak mungkin benar, karena (Anda berkata pada diri sendiri) spektrum daya 1 / f tidak dapat berlanjut selamanya, karena itu akan menyiratkan amplitudo kebisingan yang tidak terbatas. Jika Anda menunggu cukup lama, tegangan offset input (atau arus input, dalam hal ini) akan menjadi tidak terikat. Bahkan, mitologi populer dari bencana kebisingan frekuensi rendah (yang Anda pikir akan menjadi korban) cukup tanpa manfaat: bahkan jika kepadatan daya kebisingan terus 1 / f sampai ke frekuensi nol, total kekuatan kebisingannya (yaitu, integral dari kerapatan daya derau) hanya menyimpang secara logaritma, mengingat bahwa$\int f^{−1}df = \log f$. Untuk memasukkan beberapa angka, total daya derau dalam spektrum 1 / f murni antara 1 microhertz dan 10 Hz hanya 3,5 kali lebih besar dari antara 0,1 Hz dan 10 Hz; turun enam dekade lagi (menjadi 10-12 Hz), rasio yang sesuai hanya tumbuh menjadi 6,5. Dengan kata lain, kekuatan kebisingan total 1 / f, turun sampai ke frekuensi yang merupakan kebalikan dari 32.000 tahun (ketika Neanderthal masih menjelajahi planet ini, dan tidak ada op-amp), hanya enam kali lebih besar daripada bahwa dari datasheet biasa 0,1-10 Hz "noise frekuensi rendah." Begitu banyak bencana. Untuk mengetahui apakah noise frekuensi rendah dari opamps nyata tetap sesuai dengan spektrum 1 / f, kami mengukur spektrum noise saat ini dari sebuah op-amp LT1012 hingga 0,5 millihertz, 130 dengan hasil Gambar 8.107. Seperti yang kami katakan di atas, op-amp ini tidak biasa dalam hal kepadatan kebisingan saat ini naik lebih cepat dari biasanya 1 / √f (pink noise) selama satu dekade sekitar 1Hz; tetapi meskipun demikian ia mengendap kembali ke derau pink kanonik, dan akhirnya menjadi sesuatu yang lebih dekat ke "putih pucat" (f /4 4/4 atau lebih lambat). Anda dapat menyimpulkan bahwa ini menunjukkan sifat nonfisik perilaku 1 / f sampai nol. Tapi ada penjelasan lain yang mungkin, yaitu bahwa opamp ini diderita oleh beberapa suara ledakan ringan. Itu akan konsisten dengan kemiringan “lebih cepat-dari-merah muda” di sekitar 1Hz (ingat spektrum burst-noise pada Gambar 8.6), dan itu juga akan membuat Anda salah mengatribusikan kemiringan “lebih lambat-dari-merah muda” pada frekuensi rendah akhir spektrum pada Gambar 8.107.

Sumber: Seni elektronik Sumber: Seni elektronik

Grafik yang paling menarik bagi saya adalah 8.106, yang menunjukkan serangkaian kali dari noise rendah dengan penyaringan yang berbeda. Kebisingan amplitudo terbesar adalah 100Hz-1kHz, dan kemudian 0,1-1Hz. Jika grafik ini dilanjutkan ke 0,01-0,1Hz mungkin tidak akan meningkat banyak (dan tes itu tidak berjalan karena akan memakan waktu terlalu lama atau filter akan sulit dibangun. Tapi lakukan percobaan pemikiran, ambil 0,1Hz -1Hz dan menumpuknya dari ujung ke ujung beberapa kali. Amplitudo tidak akan meningkat tetapi Anda hanya menambah waktu, jadi jika Anda melakukan FFT, Anda tidak akan melihat kenaikan amplitudo dan pada titik tertentu ia kembali ke DC yang akan menjadi nilai sekitar nol . Mengapa nol? karena di situlah nilai rata-rata kebisingan.

Dalam pekerjaan saya, saya telah menjalankan FFT pada skala bulan (saya tidak punya satu pun di tangan) tetapi mereka rata dan tidak naik selamanya.

Hal kedua yang perlu diperhatikan adalah Anda akan memiliki banyak sumber kebisingan pada skala setengah jam hingga beberapa hari, Anda memasuki tingkat kebisingan suhu kembali. Pendingin udara, siklus diurnal, cuaca dan tekanan mulai mempengaruhi pengukuran tingkat rendah.