ວິທີການຫຼຸດຜ່ອນສິ່ງລົບກວນຂອງ photodetectors
ສິ່ງລົບກວນຂອງ photodetectors ສ່ວນໃຫຍ່ປະກອບມີ: ສິ່ງລົບກວນໃນປະຈຸບັນ, ສຽງຄວາມຮ້ອນ, ສຽງດັງ, ສຽງດັງ 1/f ແລະສິ່ງລົບກວນ wideband, ແລະອື່ນໆ. ເວລານີ້, ພວກເຮົາຈະແນະນໍາຄຸນລັກສະນະແລະການຈັດປະເພດສິ່ງລົບກວນທີ່ລະອຽດກວ່າເພື່ອຊ່ວຍໃຫ້ທຸກຄົນເຂົ້າໃຈຜົນກະທົບຂອງສິ່ງລົບກວນປະເພດຕ່າງໆຕໍ່ສັນຍານຜົນຜະລິດຂອງເຄື່ອງກວດຈັບພາບ. ພຽງແຕ່ໂດຍການເຂົ້າໃຈແຫຼ່ງຂອງສິ່ງລົບກວນທີ່ພວກເຮົາສາມາດຫຼຸດຜ່ອນແລະປັບປຸງສິ່ງລົບກວນຂອງ photodetectors ໄດ້ດີກວ່າ, ດັ່ງນັ້ນການເພີ່ມປະສິດທິພາບອັດຕາສ່ວນສັນຍານຕໍ່ສຽງຂອງລະບົບ.
ສຽງດັງແມ່ນການເໜັງຕີງແບບສຸ່ມທີ່ເກີດຈາກລັກສະນະທີ່ແຍກກັນຂອງຜູ້ໃຫ້ບໍລິການ. ໂດຍສະເພາະໃນຜົນກະທົບ photoelectric, ໃນເວລາທີ່ photons ໂຈມຕີອົງປະກອບ photosensitive ເພື່ອສ້າງເອເລັກໂຕຣນິກ, ການຜະລິດຂອງເອເລັກໂຕຣນິກເຫຼົ່ານີ້ແມ່ນ Random ແລະສອດຄ່ອງກັບການແຜ່ກະຈາຍ Poisson. ຄຸນລັກສະນະຂອງສິ່ງລົບກວນການສັກຢາແມ່ນຮາບພຽງແລະເປັນເອກະລາດຂອງຄວາມຖີ່ຂອງຄວາມຖີ່, ແລະດັ່ງນັ້ນມັນຍັງເອີ້ນວ່າສິ່ງລົບກວນສີຂາວ. ລາຍລະອຽດທາງຄະນິດສາດ: ຄ່າ root mean square (RMS) ຂອງ shot noise ສາມາດສະແດງອອກເປັນ:
ໃນບັນດາພວກເຂົາ:
e: ຄ່າໄຟຟ້າ (ປະມານ 1.6 × 10-19 coulombs)
Idark: ປະຈຸບັນຊ້ໍາ
Δf: ແບນວິດ
ສຽງດັງແມ່ນອັດຕາສ່ວນກັບຂະໜາດຂອງກະແສໄຟຟ້າ ແລະມີຄວາມໝັ້ນຄົງໃນທຸກຄວາມຖີ່. ໃນສູດ, Idark ເປັນຕົວແທນຂອງປະຈຸບັນຊ້ໍາຂອງ photodiode. ນັ້ນແມ່ນ, ໃນກໍລະນີທີ່ບໍ່ມີແສງສະຫວ່າງ, photodiode ມີສຽງລົບກວນທີ່ບໍ່ຕ້ອງການຊ້ໍາ. ເນື່ອງຈາກສິ່ງລົບກວນທີ່ເກີດຂຶ້ນຢູ່ດ້ານໜ້າຂອງເຄື່ອງກວດຈັບພາບ, ກະແສໄຟມືດຫຼາຍເທົ່າໃດ, ສຽງລົບກວນຂອງເຄື່ອງກວດຈັບພາບຈະຫຼາຍຂື້ນ. ກະແສໄຟຟ້າຊ້ໍາຍັງໄດ້ຮັບຜົນກະທົບຈາກແຮງດັນການດໍາເນີນງານ bias ຂອງ photodiode, ນັ້ນແມ່ນ, ແຮງດັນການເຮັດວຽກຂອງຄວາມລໍາອຽງທີ່ໃຫຍ່ກວ່າ, ກະແສຊ້ໍາຫຼາຍ. ຢ່າງໃດກໍຕາມ, ແຮງດັນທີ່ເຮັດວຽກ bias ຍັງມີຜົນກະທົບຕໍ່ຄວາມຈຸຂອງຈຸດເຊື່ອມຕໍ່ຂອງ photodetector, ດັ່ງນັ້ນມີອິດທິພົນຕໍ່ຄວາມໄວແລະແບນວິດຂອງ photodetector. ຍິ່ງໄປກວ່ານັ້ນ, ແຮງດັນຄວາມລໍາອຽງຫຼາຍຂຶ້ນ, ຄວາມໄວແລະແບນວິດຫຼາຍຂຶ້ນ. ດັ່ງນັ້ນ, ໃນແງ່ຂອງສິ່ງລົບກວນການສັກຢາ, ປະຈຸບັນຊ້ໍາແລະການປະຕິບັດແບນວິດຂອງ photodiodes, ການອອກແບບທີ່ສົມເຫດສົມຜົນຄວນໄດ້ຮັບການປະຕິບັດຕາມຄວາມຕ້ອງການຂອງໂຄງການຕົວຈິງ.
2. 1/f Flicker Noise
ສິ່ງລົບກວນ 1/f, ຊຶ່ງເອີ້ນກັນວ່າສິ່ງລົບກວນ flicker, ສ່ວນໃຫຍ່ແມ່ນເກີດຂື້ນໃນຂອບເຂດຄວາມຖີ່ຕ່ໍາແລະກ່ຽວຂ້ອງກັບປັດໃຈເຊັ່ນ: ຄວາມບົກພ່ອງຂອງວັດສະດຸຫຼືຄວາມສະອາດຂອງພື້ນຜິວ. ຈາກແຜນວາດລັກສະນະ spectral ຂອງມັນ, ມັນສາມາດເຫັນໄດ້ວ່າຄວາມຫນາແຫນ້ນຂອງ spectral ພະລັງງານຂອງມັນແມ່ນຫນ້ອຍລົງຢ່າງຫຼວງຫຼາຍໃນລະດັບຄວາມຖີ່ສູງກ່ວາໃນລະດັບຄວາມຖີ່ຕ່ໍາ, ແລະສໍາລັບທຸກໆ 100 ເທື່ອຂອງຄວາມຖີ່, ຄວາມຫນາແຫນ້ນຂອງ spectral ສິ່ງລົບກວນ linearly ຫຼຸດລົງ 10 ເທື່ອ. ຄວາມຫນາແຫນ້ນຂອງພະລັງງານຂອງ 1/f ສິ່ງລົບກວນແມ່ນອັດຕາສ່ວນກົງກັນຂ້າມກັບຄວາມຖີ່, ນັ້ນແມ່ນ:
ໃນບັນດາພວກເຂົາ:
SI(f) : ຄວາມໜາແໜ້ນຂອງແສງສຽງ
ຂ້ອຍ: ປະຈຸບັນ
f: ຄວາມຖີ່
ສິ່ງລົບກວນ 1/f ແມ່ນມີຄວາມສໍາຄັນໃນລະດັບຄວາມຖີ່ຕ່ໍາແລະອ່ອນລົງຍ້ອນວ່າຄວາມຖີ່ເພີ່ມຂຶ້ນ. ລັກສະນະນີ້ເຮັດໃຫ້ມັນເປັນແຫຼ່ງທີ່ສໍາຄັນຂອງການແຊກແຊງໃນຄໍາຮ້ອງສະຫມັກທີ່ມີຄວາມຖີ່ຕ່ໍາ. ສິ່ງລົບກວນ 1/f ແລະສິ່ງລົບກວນໃນວົງກວ້າງສ່ວນໃຫຍ່ແມ່ນມາຈາກແຮງດັນຂອງເຄື່ອງຂະຫຍາຍສຽງທີ່ເຮັດວຽກຢູ່ພາຍໃນເຄື່ອງກວດຈັບພາບ. ມີແຫຼ່ງອື່ນໆຈໍານວນຫຼາຍຂອງສິ່ງລົບກວນທີ່ມີຜົນກະທົບສິ່ງລົບກວນຂອງ photodetectors, ເຊັ່ນ: ສິ່ງລົບກວນການສະຫນອງພະລັງງານຂອງ amplifiers ປະຕິບັດງານ, ສິ່ງລົບກວນໃນປະຈຸບັນ, ແລະສິ່ງລົບກວນຄວາມຮ້ອນຂອງເຄືອຂ່າຍຄວາມຕ້ານທານໃນການໄດ້ຮັບຂອງວົງຈອນເຄື່ອງຂະຫຍາຍສຽງປະຕິບັດງານ.
3. ແຮງດັນ ແລະ ສຽງດັງໃນປະຈຸບັນຂອງເຄື່ອງຂະຫຍາຍສຽງປະຕິບັດງານ: ຄວາມຫນາແຫນ້ນຂອງແຮງດັນແລະຄວາມຫນາແຫນ້ນຂອງ spectral ໃນປັດຈຸບັນແມ່ນສະແດງຢູ່ໃນຮູບດັ່ງຕໍ່ໄປນີ້:
ໃນວົງຈອນເຄື່ອງຂະຫຍາຍສຽງທີ່ເຮັດວຽກ, ສຽງລົບກວນໃນປະຈຸບັນແບ່ງອອກເປັນສິ່ງລົບກວນໃນເຟດຂອງປະຈຸບັນ ແລະສິ່ງລົບກວນໃນປະຈຸບັນ inverting. ສິ່ງລົບກວນໃນປະຈຸບັນໃນເຟດ i+ ໄຫຼຜ່ານຄວາມຕ້ານທານພາຍໃນແຫຼ່ງ Rs, ເຮັດໃຫ້ເກີດຄວາມແຮງດັນທີ່ທຽບເທົ່າ u1= i+*Rs. I- inverting ສິ່ງລົບກວນໃນປະຈຸບັນໄຫຼຜ່ານຕົວຕ້ານທານທີ່ທຽບເທົ່າ R ເພື່ອສ້າງສິ່ງລົບກວນແຮງດັນທີ່ທຽບເທົ່າ u2= I-* R. ດັ່ງນັ້ນເມື່ອ RS ຂອງການສະຫນອງພະລັງງານມີຂະຫນາດໃຫຍ່, ສຽງແຮງດັນທີ່ປ່ຽນຈາກສິ່ງລົບກວນໃນປະຈຸບັນກໍ່ມີຂະຫນາດໃຫຍ່ຫຼາຍ. ດັ່ງນັ້ນ, ເພື່ອເພີ່ມປະສິດທິພາບສໍາລັບສິ່ງລົບກວນທີ່ດີກວ່າ, ສິ່ງລົບກວນການສະຫນອງພະລັງງານ (ລວມທັງການຕໍ່ຕ້ານພາຍໃນ) ຍັງເປັນທິດທາງທີ່ສໍາຄັນສໍາລັບການເພີ່ມປະສິດທິພາບ. ຄວາມຫນາແຫນ້ນຂອງ spectral ຂອງສິ່ງລົບກວນໃນປັດຈຸບັນບໍ່ປ່ຽນແປງກັບການປ່ຽນແປງຄວາມຖີ່. ດັ່ງນັ້ນ, ຫຼັງຈາກໄດ້ຮັບການຂະຫຍາຍໂດຍວົງຈອນ, ມັນ, ຄືກັບກະແສໄຟຟ້າທີ່ມືດມົວຂອງ photodiode, ປະກອບເປັນສຽງດັງຂອງເຄື່ອງກວດຈັບພາບ.
4. ສິ່ງລົບກວນຄວາມຮ້ອນຂອງເຄືອຂ່າຍຄວາມຕ້ານທານສໍາລັບການໄດ້ຮັບ (ປັດໄຈການຂະຫຍາຍ) ຂອງວົງຈອນເຄື່ອງຂະຫຍາຍສຽງປະຕິບັດງານສາມາດໄດ້ຮັບການຄິດໄລ່ໂດຍໃຊ້ສູດດັ່ງຕໍ່ໄປນີ້:
ໃນບັນດາພວກເຂົາ:
k: ຄົງທີ່ Boltzmann (1.38 × 10-23J/K)
T: ອຸນຫະພູມຢ່າງແທ້ຈິງ (K)
R: ຄວາມຕ້ານທານ (ohms) ສິ່ງລົບກວນຄວາມຮ້ອນແມ່ນກ່ຽວຂ້ອງກັບອຸນຫະພູມແລະຄວາມຕ້ານທານ, ແລະ spectrum ຂອງມັນແມ່ນຮາບພຽງ. ມັນສາມາດເຫັນໄດ້ຈາກສູດວ່າຄ່າຄວາມຕ້ານທານທີ່ໃຫຍ່ກວ່າ, ສຽງຄວາມຮ້ອນຈະຫຼາຍ. ແບນວິດໃຫຍ່ຍິ່ງຂຶ້ນ, ສຽງລົບກວນຄວາມຮ້ອນກໍຈະຍິ່ງຫຼາຍຂຶ້ນ. ດັ່ງນັ້ນ, ເພື່ອຮັບປະກັນວ່າມູນຄ່າຄວາມຕ້ານທານແລະມູນຄ່າແບນວິດຕອບສະຫນອງທັງຄວາມຕ້ອງການຮັບແລະຄວາມຕ້ອງການແບນວິດ, ແລະສຸດທ້າຍຍັງຕ້ອງການອັດຕາສ່ວນສັນຍານຕໍ່ສຽງດັງຕ່ໍາຫຼືສູງ, ການຄັດເລືອກຂອງຕົວຕ້ານທານໄດ້ຮັບຕ້ອງໄດ້ຮັບການພິຈາລະນາແລະປະເມີນຢ່າງລະມັດລະວັງໂດຍອີງໃສ່ຄວາມຕ້ອງການຂອງໂຄງການຕົວຈິງເພື່ອບັນລຸອັດຕາສ່ວນສັນຍານຕໍ່ສຽງທີ່ເຫມາະສົມສໍາລັບລະບົບ.
ສະຫຼຸບ
ເຕັກໂນໂລຍີການປັບປຸງສຽງລົບກວນມີບົດບາດສໍາຄັນໃນການເພີ່ມປະສິດທິພາບຂອງເຄື່ອງກວດຈັບພາບແລະອຸປະກອນເອເລັກໂຕຣນິກ. ຄວາມແມ່ນຍໍາສູງຫມາຍເຖິງສຽງຕ່ໍາ. ເນື່ອງຈາກເຕັກໂນໂລຢີຕ້ອງການຄວາມແມ່ນຍໍາທີ່ສູງຂຶ້ນ, ຄວາມຕ້ອງການສໍາລັບສິ່ງລົບກວນ, ອັດຕາສ່ວນສັນຍານກັບສິ່ງລົບກວນ, ແລະພະລັງງານສຽງທີ່ທຽບເທົ່າຂອງເຄື່ອງກວດຈັບພາບແມ່ນສູງຂຶ້ນແລະສູງຂຶ້ນ.
ເວລາປະກາດ: ກັນຍາ-22-2025