ಫೋಟೊಡೆಕ್ಟರ್‌ಗಳ ಶಬ್ದವನ್ನು ಹೇಗೆ ಕಡಿಮೆ ಮಾಡುವುದು

ಫೋಟೊಡೆಕ್ಟರ್‌ಗಳ ಶಬ್ದವನ್ನು ಹೇಗೆ ಕಡಿಮೆ ಮಾಡುವುದು

ಫೋಟೊಡೆಕ್ಟರ್‌ಗಳ ಶಬ್ದವು ಮುಖ್ಯವಾಗಿ ಇವುಗಳನ್ನು ಒಳಗೊಂಡಿದೆ: ಪ್ರಸ್ತುತ ಶಬ್ದ, ಉಷ್ಣ ಶಬ್ದ, ಶಾಟ್ ಶಬ್ದ, 1/f ಶಬ್ದ ಮತ್ತು ವೈಡ್‌ಬ್ಯಾಂಡ್ ಶಬ್ದ, ಇತ್ಯಾದಿ. ಈ ವರ್ಗೀಕರಣವು ತುಲನಾತ್ಮಕವಾಗಿ ಒರಟಾಗಿದೆ. ಈ ಬಾರಿ, ಫೋಟೊಡೆಕ್ಟರ್‌ಗಳ ಔಟ್‌ಪುಟ್ ಸಿಗ್ನಲ್‌ಗಳ ಮೇಲೆ ವಿವಿಧ ರೀತಿಯ ಶಬ್ದದ ಪರಿಣಾಮವನ್ನು ಎಲ್ಲರೂ ಚೆನ್ನಾಗಿ ಅರ್ಥಮಾಡಿಕೊಳ್ಳಲು ಸಹಾಯ ಮಾಡಲು ನಾವು ಹೆಚ್ಚು ವಿವರವಾದ ಶಬ್ದ ಗುಣಲಕ್ಷಣಗಳು ಮತ್ತು ವರ್ಗೀಕರಣಗಳನ್ನು ಪರಿಚಯಿಸುತ್ತೇವೆ. ಶಬ್ದದ ಮೂಲಗಳನ್ನು ಅರ್ಥಮಾಡಿಕೊಳ್ಳುವ ಮೂಲಕ ಮಾತ್ರ ನಾವು ಫೋಟೊಡೆಕ್ಟರ್‌ಗಳ ಶಬ್ದವನ್ನು ಉತ್ತಮವಾಗಿ ಕಡಿಮೆ ಮಾಡಬಹುದು ಮತ್ತು ಸುಧಾರಿಸಬಹುದು, ಇದರಿಂದಾಗಿ ವ್ಯವಸ್ಥೆಯ ಸಿಗ್ನಲ್-ಟು-ಶಬ್ದ ಅನುಪಾತವನ್ನು ಅತ್ಯುತ್ತಮವಾಗಿಸಬಹುದು.

ಶಾಟ್ ಶಬ್ದವು ಚಾರ್ಜ್ ಕ್ಯಾರಿಯರ್‌ಗಳ ಪ್ರತ್ಯೇಕ ಸ್ವಭಾವದಿಂದ ಉಂಟಾಗುವ ಯಾದೃಚ್ಛಿಕ ಏರಿಳಿತವಾಗಿದೆ. ವಿಶೇಷವಾಗಿ ದ್ಯುತಿವಿದ್ಯುತ್ ಪರಿಣಾಮದಲ್ಲಿ, ಫೋಟಾನ್‌ಗಳು ಎಲೆಕ್ಟ್ರಾನ್‌ಗಳನ್ನು ಉತ್ಪಾದಿಸಲು ದ್ಯುತಿಸಂವೇದಕ ಘಟಕಗಳನ್ನು ಹೊಡೆದಾಗ, ಈ ಎಲೆಕ್ಟ್ರಾನ್‌ಗಳ ಉತ್ಪಾದನೆಯು ಯಾದೃಚ್ಛಿಕವಾಗಿರುತ್ತದೆ ಮತ್ತು ಪಾಯ್ಸನ್ ವಿತರಣೆಗೆ ಅನುಗುಣವಾಗಿರುತ್ತದೆ. ಶಾಟ್ ಶಬ್ದದ ರೋಹಿತದ ಗುಣಲಕ್ಷಣಗಳು ಸಮತಟ್ಟಾಗಿರುತ್ತವೆ ಮತ್ತು ಆವರ್ತನ ಪ್ರಮಾಣದಿಂದ ಸ್ವತಂತ್ರವಾಗಿರುತ್ತವೆ ಮತ್ತು ಆದ್ದರಿಂದ ಇದನ್ನು ಬಿಳಿ ಶಬ್ದ ಎಂದೂ ಕರೆಯುತ್ತಾರೆ. ಗಣಿತದ ವಿವರಣೆ: ಶಾಟ್ ಶಬ್ದದ ಮೂಲ ಸರಾಸರಿ ವರ್ಗ (RMS) ಮೌಲ್ಯವನ್ನು ಹೀಗೆ ವ್ಯಕ್ತಪಡಿಸಬಹುದು:

ಅವುಗಳಲ್ಲಿ:

e: ಎಲೆಕ್ಟ್ರಾನಿಕ್ ಚಾರ್ಜ್ (ಸರಿಸುಮಾರು 1.6 × 10-19 ಕೂಲಂಬ್‌ಗಳು)

ಐಡಾರ್ಕ್: ಡಾರ್ಕ್ ಕರೆಂಟ್

Δf: ಬ್ಯಾಂಡ್‌ವಿಡ್ತ್

ಶಾಟ್ ಶಬ್ದವು ಪ್ರವಾಹದ ಪ್ರಮಾಣಕ್ಕೆ ಅನುಗುಣವಾಗಿರುತ್ತದೆ ಮತ್ತು ಎಲ್ಲಾ ಆವರ್ತನಗಳಲ್ಲಿ ಸ್ಥಿರವಾಗಿರುತ್ತದೆ. ಸೂತ್ರದಲ್ಲಿ, ಐಡಾರ್ಕ್ ಫೋಟೋಡಿಯೋಡ್‌ನ ಡಾರ್ಕ್ ಕರೆಂಟ್ ಅನ್ನು ಪ್ರತಿನಿಧಿಸುತ್ತದೆ. ಅಂದರೆ, ಬೆಳಕಿನ ಅನುಪಸ್ಥಿತಿಯಲ್ಲಿ, ಫೋಟೋಡಿಯೋಡ್ ಅನಗತ್ಯ ಡಾರ್ಕ್ ಕರೆಂಟ್ ಶಬ್ದವನ್ನು ಹೊಂದಿರುತ್ತದೆ. ಫೋಟೋಡಿಟೆಕ್ಟರ್‌ನ ಮುಂಭಾಗದಲ್ಲಿ ಅಂತರ್ಗತ ಶಬ್ದದಂತೆ, ಡಾರ್ಕ್ ಕರೆಂಟ್ ದೊಡ್ಡದಾಗಿದ್ದರೆ, ಫೋಟೋಡಿಟೆಕ್ಟರ್‌ನ ಶಬ್ದ ಹೆಚ್ಚಾಗುತ್ತದೆ. ಫೋಟೋಡಿಯೋಡ್‌ನ ಬಯಾಸ್ ಆಪರೇಟಿಂಗ್ ವೋಲ್ಟೇಜ್‌ನಿಂದ ಡಾರ್ಕ್ ಕರೆಂಟ್ ಸಹ ಪ್ರಭಾವಿತವಾಗಿರುತ್ತದೆ, ಅಂದರೆ, ಬಯಾಸ್ ಆಪರೇಟಿಂಗ್ ವೋಲ್ಟೇಜ್ ದೊಡ್ಡದಾಗಿದ್ದರೆ, ಡಾರ್ಕ್ ಕರೆಂಟ್ ಹೆಚ್ಚಾಗುತ್ತದೆ. ಆದಾಗ್ಯೂ, ಬಯಾಸ್ ವರ್ಕಿಂಗ್ ವೋಲ್ಟೇಜ್ ಫೋಟೋಡಿಟೆಕ್ಟರ್‌ನ ಜಂಕ್ಷನ್ ಕೆಪಾಸಿಟನ್ಸ್‌ನ ಮೇಲೂ ಪರಿಣಾಮ ಬೀರುತ್ತದೆ, ಇದರಿಂದಾಗಿ ಫೋಟೋಡಿಟೆಕ್ಟರ್‌ನ ವೇಗ ಮತ್ತು ಬ್ಯಾಂಡ್‌ವಿಡ್ತ್ ಮೇಲೆ ಪ್ರಭಾವ ಬೀರುತ್ತದೆ. ಇದಲ್ಲದೆ, ಬಯಾಸ್ ವೋಲ್ಟೇಜ್ ಹೆಚ್ಚಾದಷ್ಟೂ ವೇಗ ಮತ್ತು ಬ್ಯಾಂಡ್‌ವಿಡ್ತ್ ಹೆಚ್ಚಾಗುತ್ತದೆ. ಆದ್ದರಿಂದ, ಫೋಟೋಡಿಯೋಡ್‌ಗಳ ಶಾಟ್ ಶಬ್ದ, ಡಾರ್ಕ್ ಕರೆಂಟ್ ಮತ್ತು ಬ್ಯಾಂಡ್‌ವಿಡ್ತ್ ಕಾರ್ಯಕ್ಷಮತೆಯ ವಿಷಯದಲ್ಲಿ, ನಿಜವಾದ ಯೋಜನೆಯ ಅವಶ್ಯಕತೆಗಳಿಗೆ ಅನುಗುಣವಾಗಿ ಸಮಂಜಸವಾದ ವಿನ್ಯಾಸವನ್ನು ಕೈಗೊಳ್ಳಬೇಕು.

2. 1/f ಫ್ಲಿಕರ್ ಶಬ್ದ

1/f ಶಬ್ದ, ಇದನ್ನು ಫ್ಲಿಕರ್ ಶಬ್ದ ಎಂದೂ ಕರೆಯುತ್ತಾರೆ, ಇದು ಮುಖ್ಯವಾಗಿ ಕಡಿಮೆ-ಆವರ್ತನ ವ್ಯಾಪ್ತಿಯಲ್ಲಿ ಸಂಭವಿಸುತ್ತದೆ ಮತ್ತು ವಸ್ತು ದೋಷಗಳು ಅಥವಾ ಮೇಲ್ಮೈ ಸ್ವಚ್ಛತೆಯಂತಹ ಅಂಶಗಳಿಗೆ ಸಂಬಂಧಿಸಿದೆ. ಅದರ ರೋಹಿತದ ವಿಶಿಷ್ಟ ರೇಖಾಚಿತ್ರದಿಂದ, ಅದರ ವಿದ್ಯುತ್ ರೋಹಿತದ ಸಾಂದ್ರತೆಯು ಕಡಿಮೆ-ಆವರ್ತನ ಶ್ರೇಣಿಗಿಂತ ಹೆಚ್ಚಿನ-ಆವರ್ತನ ವ್ಯಾಪ್ತಿಯಲ್ಲಿ ಗಮನಾರ್ಹವಾಗಿ ಚಿಕ್ಕದಾಗಿದೆ ಎಂದು ಕಾಣಬಹುದು ಮತ್ತು ಆವರ್ತನದಲ್ಲಿ ಪ್ರತಿ 100 ಪಟ್ಟು ಹೆಚ್ಚಳಕ್ಕೆ, ರೋಹಿತದ ಸಾಂದ್ರತೆಯ ಶಬ್ದವು ರೇಖೀಯವಾಗಿ 10 ಪಟ್ಟು ಕಡಿಮೆಯಾಗುತ್ತದೆ. 1/f ಶಬ್ದದ ವಿದ್ಯುತ್ ರೋಹಿತದ ಸಾಂದ್ರತೆಯು ಆವರ್ತನಕ್ಕೆ ವಿಲೋಮಾನುಪಾತದಲ್ಲಿರುತ್ತದೆ, ಅಂದರೆ:

ಅವುಗಳಲ್ಲಿ:

SI(f) : ಶಬ್ದ ಶಕ್ತಿ ರೋಹಿತ ಸಾಂದ್ರತೆ

ನಾನು: ಪ್ರಸ್ತುತ

f: ಆವರ್ತನ

ಕಡಿಮೆ ಆವರ್ತನ ವ್ಯಾಪ್ತಿಯಲ್ಲಿ 1/f ಶಬ್ದವು ಗಮನಾರ್ಹವಾಗಿದೆ ಮತ್ತು ಆವರ್ತನ ಹೆಚ್ಚಾದಂತೆ ದುರ್ಬಲಗೊಳ್ಳುತ್ತದೆ. ಈ ಗುಣಲಕ್ಷಣವು ಕಡಿಮೆ ಆವರ್ತನ ಅನ್ವಯಿಕೆಗಳಲ್ಲಿ ಹಸ್ತಕ್ಷೇಪದ ಪ್ರಮುಖ ಮೂಲವಾಗಿದೆ. 1/f ಶಬ್ದ ಮತ್ತು ವೈಡ್‌ಬ್ಯಾಂಡ್ ಶಬ್ದವು ಮುಖ್ಯವಾಗಿ ಫೋಟೊಡೆಕ್ಟರ್‌ನೊಳಗಿನ ಕಾರ್ಯಾಚರಣಾ ಆಂಪ್ಲಿಫೈಯರ್‌ನ ವೋಲ್ಟೇಜ್ ಶಬ್ದದಿಂದ ಬರುತ್ತದೆ. ಕಾರ್ಯಾಚರಣಾ ಆಂಪ್ಲಿಫೈಯರ್‌ಗಳ ವಿದ್ಯುತ್ ಸರಬರಾಜು ಶಬ್ದ, ಪ್ರಸ್ತುತ ಶಬ್ದ ಮತ್ತು ಕಾರ್ಯಾಚರಣಾ ಆಂಪ್ಲಿಫೈಯರ್ ಸರ್ಕ್ಯೂಟ್‌ಗಳ ಲಾಭದಲ್ಲಿ ಪ್ರತಿರೋಧ ಜಾಲದ ಉಷ್ಣ ಶಬ್ದದಂತಹ ಫೋಟೊಡೆಕ್ಟರ್‌ಗಳ ಶಬ್ದದ ಮೇಲೆ ಪರಿಣಾಮ ಬೀರುವ ಅನೇಕ ಇತರ ಶಬ್ದ ಮೂಲಗಳಿವೆ.

3. ಕಾರ್ಯಾಚರಣಾ ವರ್ಧಕದ ವೋಲ್ಟೇಜ್ ಮತ್ತು ಪ್ರವಾಹದ ಶಬ್ದ: ವೋಲ್ಟೇಜ್ ಮತ್ತು ಪ್ರವಾಹದ ರೋಹಿತದ ಸಾಂದ್ರತೆಗಳನ್ನು ಈ ಕೆಳಗಿನ ಚಿತ್ರದಲ್ಲಿ ತೋರಿಸಲಾಗಿದೆ:

ಕಾರ್ಯಾಚರಣಾ ಆಂಪ್ಲಿಫಯರ್ ಸರ್ಕ್ಯೂಟ್‌ಗಳಲ್ಲಿ, ಕರೆಂಟ್ ಶಬ್ದವನ್ನು ಇನ್-ಫೇಸ್ ಕರೆಂಟ್ ಶಬ್ದ ಮತ್ತು ಇನ್ವರ್ಟಿಂಗ್ ಕರೆಂಟ್ ಶಬ್ದ ಎಂದು ವಿಂಗಡಿಸಲಾಗಿದೆ. ಇನ್-ಫೇಸ್ ಕರೆಂಟ್ ಶಬ್ದ i+ ಮೂಲ ಆಂತರಿಕ ಪ್ರತಿರೋಧ R ಮೂಲಕ ಹರಿಯುತ್ತದೆ, ಸಮಾನ ವೋಲ್ಟೇಜ್ ಶಬ್ದವನ್ನು ಉತ್ಪಾದಿಸುತ್ತದೆ u1= i+*Rs. I- ಇನ್ವರ್ಟಿಂಗ್ ಕರೆಂಟ್ ಶಬ್ದವು ಸಮಾನ ವೋಲ್ಟೇಜ್ ಶಬ್ದವನ್ನು ಉತ್ಪಾದಿಸಲು ಲಾಭ ಸಮಾನ ಪ್ರತಿರೋಧಕ R ಮೂಲಕ ಹರಿಯುತ್ತದೆ u2= I-* R. ಆದ್ದರಿಂದ ವಿದ್ಯುತ್ ಸರಬರಾಜಿನ RS ದೊಡ್ಡದಾಗಿದ್ದಾಗ, ಕರೆಂಟ್ ಶಬ್ದದಿಂದ ಪರಿವರ್ತಿಸಲಾದ ವೋಲ್ಟೇಜ್ ಶಬ್ದವು ತುಂಬಾ ದೊಡ್ಡದಾಗಿದೆ. ಆದ್ದರಿಂದ, ಉತ್ತಮ ಶಬ್ದಕ್ಕಾಗಿ ಅತ್ಯುತ್ತಮವಾಗಿಸಲು, ವಿದ್ಯುತ್ ಸರಬರಾಜು ಶಬ್ದ (ಆಂತರಿಕ ಪ್ರತಿರೋಧವನ್ನು ಒಳಗೊಂಡಂತೆ) ಸಹ ಆಪ್ಟಿಮೈಸೇಶನ್‌ಗೆ ಪ್ರಮುಖ ನಿರ್ದೇಶನವಾಗಿದೆ. ಆವರ್ತನ ವ್ಯತ್ಯಾಸಗಳೊಂದಿಗೆ ಕರೆಂಟ್ ಶಬ್ದದ ರೋಹಿತ ಸಾಂದ್ರತೆಯು ಬದಲಾಗುವುದಿಲ್ಲ. ಆದ್ದರಿಂದ, ಸರ್ಕ್ಯೂಟ್‌ನಿಂದ ವರ್ಧಿಸಲ್ಪಟ್ಟ ನಂತರ, ಇದು, ಫೋಟೊಡಿಯೋಡ್‌ನ ಡಾರ್ಕ್ ಕರೆಂಟ್‌ನಂತೆ, ಫೋಟೊಡೆಕ್ಟರ್‌ನ ಶಾಟ್ ಶಬ್ದವನ್ನು ಸಮಗ್ರವಾಗಿ ರೂಪಿಸುತ್ತದೆ.

4. ಕಾರ್ಯಾಚರಣಾ ಆಂಪ್ಲಿಫಯರ್ ಸರ್ಕ್ಯೂಟ್‌ನ ಲಾಭ (ವರ್ಧನೆ ಅಂಶ) ಗಾಗಿ ಪ್ರತಿರೋಧ ಜಾಲದ ಉಷ್ಣ ಶಬ್ದವನ್ನು ಈ ಕೆಳಗಿನ ಸೂತ್ರವನ್ನು ಬಳಸಿಕೊಂಡು ಲೆಕ್ಕಹಾಕಬಹುದು:

ಅವುಗಳಲ್ಲಿ:

k: ಬೋಲ್ಟ್ಜ್‌ಮನ್ ಸ್ಥಿರಾಂಕ (1.38 × 10-23J/K)

ಟಿ: ಸಂಪೂರ್ಣ ತಾಪಮಾನ (ಕೆ)

R: ಪ್ರತಿರೋಧ (ಓಮ್ಸ್) ಉಷ್ಣ ಶಬ್ದವು ತಾಪಮಾನ ಮತ್ತು ಪ್ರತಿರೋಧ ಮೌಲ್ಯಕ್ಕೆ ಸಂಬಂಧಿಸಿದೆ ಮತ್ತು ಅದರ ವರ್ಣಪಟಲವು ಸಮತಟ್ಟಾಗಿದೆ. ಲಾಭ ಪ್ರತಿರೋಧ ಮೌಲ್ಯವು ದೊಡ್ಡದಾದಷ್ಟೂ ಉಷ್ಣ ಶಬ್ದ ಹೆಚ್ಚಾಗುತ್ತದೆ ಎಂದು ಸೂತ್ರದಿಂದ ನೋಡಬಹುದು. ಬ್ಯಾಂಡ್‌ವಿಡ್ತ್ ದೊಡ್ಡದಾದಷ್ಟೂ ಉಷ್ಣ ಶಬ್ದವೂ ಹೆಚ್ಚಾಗುತ್ತದೆ. ಆದ್ದರಿಂದ, ಪ್ರತಿರೋಧ ಮೌಲ್ಯ ಮತ್ತು ಬ್ಯಾಂಡ್‌ವಿಡ್ತ್ ಮೌಲ್ಯವು ಲಾಭದ ಅವಶ್ಯಕತೆಗಳು ಮತ್ತು ಬ್ಯಾಂಡ್‌ವಿಡ್ತ್ ಅವಶ್ಯಕತೆಗಳನ್ನು ಪೂರೈಸುತ್ತದೆ ಮತ್ತು ಅಂತಿಮವಾಗಿ ಕಡಿಮೆ ಶಬ್ದ ಅಥವಾ ಹೆಚ್ಚಿನ ಸಿಗ್ನಲ್-ಟು-ಶಬ್ದ ಅನುಪಾತವನ್ನು ಬೇಡಿಕೆಯಿದೆ ಎಂದು ಖಚಿತಪಡಿಸಿಕೊಳ್ಳಲು, ವ್ಯವಸ್ಥೆಯ ಆದರ್ಶ ಸಿಗ್ನಲ್-ಟು-ಶಬ್ದ ಅನುಪಾತವನ್ನು ಸಾಧಿಸಲು ನಿಜವಾದ ಯೋಜನೆಯ ಅವಶ್ಯಕತೆಗಳ ಆಧಾರದ ಮೇಲೆ ಲಾಭ ನಿರೋಧಕಗಳ ಆಯ್ಕೆಯನ್ನು ಎಚ್ಚರಿಕೆಯಿಂದ ಪರಿಗಣಿಸಬೇಕು ಮತ್ತು ಮೌಲ್ಯಮಾಪನ ಮಾಡಬೇಕಾಗುತ್ತದೆ.

ಸಾರಾಂಶ

ಫೋಟೊಡೆಕ್ಟರ್‌ಗಳು ಮತ್ತು ಎಲೆಕ್ಟ್ರಾನಿಕ್ ಸಾಧನಗಳ ಕಾರ್ಯಕ್ಷಮತೆಯನ್ನು ಹೆಚ್ಚಿಸುವಲ್ಲಿ ಶಬ್ದ ಸುಧಾರಣಾ ತಂತ್ರಜ್ಞಾನವು ಮಹತ್ವದ ಪಾತ್ರ ವಹಿಸುತ್ತದೆ. ಹೆಚ್ಚಿನ ನಿಖರತೆ ಎಂದರೆ ಕಡಿಮೆ ಶಬ್ದ. ತಂತ್ರಜ್ಞಾನವು ಹೆಚ್ಚಿನ ನಿಖರತೆಯನ್ನು ಬಯಸುವುದರಿಂದ, ಫೋಟೊಡೆಕ್ಟರ್‌ಗಳ ಶಬ್ದ, ಸಿಗ್ನಲ್-ಟು-ಶಬ್ದ ಅನುಪಾತ ಮತ್ತು ಸಮಾನ ಶಬ್ದ ಶಕ್ತಿಯ ಅವಶ್ಯಕತೆಗಳು ಸಹ ಹೆಚ್ಚುತ್ತಿವೆ.