Noise (elektronik)

Dari Wikipedia, ensiklopedia bebas

Elektronik kebisingan adalah fluktuasi acak dalam sinyal listrik, karakteristik dari semua elektronik sirkuit . Kebisingan yang dihasilkan oleh perangkat elektronik sangat bervariasi, karena dapat diproduksi oleh beberapa efek yang berbeda. Termal dan ditembak kebisingan yang tidak dapat dihindari dan karena hukum alam , bukan ke perangkat menunjukkan mereka, sementara jenis lain tergantung sebagian besar pada manufaktur kualitas dan semikonduktor cacat.

Dalam sistem komunikasi , kebisingan merupakan kesalahan atau gangguan acak yang tidak diinginkan dari sinyal informasi yang berguna, diperkenalkan sebelum atau setelah detektor dan decoder. kebisingan adalah penjumlahan energi yang tidak diinginkan atau mengganggu dari sumber-sumber alam dan kadang-kadang buatan manusia. Kebisingan adalah, bagaimanapun, biasanya dibedakan dari gangguan , (misalnya cross-talk , sengaja kemacetan atau lainnya yang tidak diinginkan gangguan elektromagnetik dari pemancar tertentu), misalnya di -to-noise rasio sinyal (SNR), -ke-rasio interferensi sinyal (SIR ) dansignal-to-noise plus rasio interferensi (SNIR) mengukur. Noise juga biasanya dibedakan dari distorsi , yang merupakan perubahan yang tidak diinginkan dari gelombang sinyal, misalnya dalam ke--noise sinyal dan rasio distorsi (SINAD). Dalam termodulasi passband sistem komunikasi analog-carrier, tertentu -to-noise rasio carrier (CNR) pada input penerima radio akan menghasilkan tertentu -to-noise rasio sinyal pada sinyal pesan terdeteksi. Dalam sistem komunikasi digital, tertentu E _b / N ₀ (normalized signal-to noise rasio-) akan menghasilkan tertentu tingkat kesalahan bit (BER).

Sedangkan kebisingan umumnya tidak diinginkan, dapat melayani tujuan yang berguna dalam beberapa aplikasi, seperti generasi nomor acak atau dithering .

Jenis

Thermal noise

Artikel utama: Johnson-Nyquist kebisingan

Johnson-Nyquist kebisingan (kadang-kadang panas, Johnson atau kebisingan Nyquist) tidak dapat dihindari, dan dihasilkan oleh gerakan termal acak dari pembawa muatan (biasanya elektron ), di dalam sebuah konduktor listrik , yang terjadi meskipun ada diterapkan tegangan .

Thermal noise sekitar putih , yang berarti bahwa perusahaan kepadatan spektral daya hampir sama di seluruh spektrum frekuensi . Amplitudo sinyal telah sangat hampir Gaussian probabilitas fungsi kepadatan .Sebuah sistem komunikasi dipengaruhi oleh noise termal sering dimodelkan sebagai aditif Gaussian white noise (AWGN) channel.

The root mean square (RMS) tegangan karena _n v noise termal, yang dihasilkan dalam perlawanan R ( ohm ) lebih dari bandwidth Δ f ( hertz ), diberikan oleh

dimana k _B adalah konstanta Boltzmann ( joule per kelvin dan T) adalah resistor yang mutlak suhu (Kelvin).

Sebagai jumlah noise termal yang dihasilkan tergantung pada suhu sirkuit, sirkuit sangat sensitif seperti preamplifier di teleskop radio kadang-kadang didinginkan dalam nitrogen cair untuk mengurangi tingkat kebisingan.

kebisingan Shot

Artikel utama: kebisingan Shot

kebisingan Shot dalam perangkat elektronik terdiri dari tidak dapat dihindari fluktuasi statistik acak dari arus listrik dalam listrik konduktor . fluktuasi acak yang melekat saat arus saat ini, sebagai arus adalah aliran biaya diskrit ( elektron ).

kebisingan Flicker

Artikel utama: Flicker noise

Flicker kebisingan, juga dikenal sebagai 1 / f noise, adalah sinyal atau proses dengan spektrum frekuensi yang jatuh terus ke dalam frekuensi yang lebih tinggi, dengan pink spektrum. Ini terjadi pada hampir semua perangkat elektronik, dan hasil dari berbagai efek, meskipun selalu terkait dengan arus searah.

kebisingan Burst

Artikel utama: Burst kebisingan

Burst kebisingan terdiri dari transisi langkah seperti tiba-tiba antara dua atau lebih tingkat (non- Gaussian ), setinggi beberapa ratus milivolt , pada dan tidak terduga acak kali. Setiap perubahan tegangan atau arus offset berlangsung untuk beberapa milidetik, dan interval antara pulsa cenderung berada di audio kisaran (kurang dari 100 Hz ), yang mengarah ke noise popcorn istilah untuk popping atau suara berderak menghasilkan di sirkuit audio.

kebisingan Longsor

Sebuah persimpangan fenomena dalam sebuah semikonduktor di mana operator di sebuah-gradien tegangan tinggi mengembangkan energi yang cukup untuk mengeluarkan operator tambahan melalui dampak fisik; agitasi ini menciptakan arus compang-camping yang ditandai dengan noise. Ini adalah kebisingan dihasilkan ketika dioda sambungan dioperasikan pada awal kerusakan longsor .

Kuantifikasi

Tingkat kebisingan di suatu sistem elektronik biasanya diukur sebagai daya listrik N dalam watt atau dBm , sebuah root mean square (RMS) tegangan (identik dengan kebisingan standar deviasi ) dalam volt,dBμV atau berarti kesalahan squared (MSE) dalam volt kuadrat. Kebisingan juga dapat dicirikan oleh perusahaan distribusi probabilitas dan kebisingan kerapatan spektral N ₀ (f) dalam watt per hertz.

Sebuah sinyal kebisingan biasanya dianggap sebagai tambahan linier ke sinyal informasi yang bermanfaat. mengukur kualitas sinyal Khas melibatkan kebisingan adalah signal-to noise rasio (SNR atau S / N),sinyal-ke-kuantisasi rasio kebisingan (SQNR) di -ke-digital coversion analog dan kompresi, puncak signal-to-noise ratio (PSNR ) menurut gambar dan video coding, E _b / N ₀ di transmisi digital, carrier terhadap noise (CNR) sebelum detektor dalam sistem dimodulasi pembawa, dan noise figure di amplifier bertumpuk.

Noise adalah proses acak, ditandai dengan stokastik properti seperti yang varians , distribusi , dan densitas spektral . Distribusi spektral kebisingan dapat bervariasi dengan frekuensi , sehingga densitas kekuatannya diukur dalam watt per hertz (W / Hz). Karena kekuasaan di suatu resistif elemen sebanding dengan kuadrat tegangan di atasnya, gangguan tegangan (densitas) dapat dijelaskan dengan mengambil akar kuadrat dari kerapatan daya noise, sehingga dalam volt per hertz root ( ). sirkuit terintegrasi perangkat, seperti amplifier operasional umum kutipan masukan kebisingan ekuivalen tingkat dalam istilah-istilah ini (pada suhu kamar).

Kebisingan daya diukur dalam Watt atau desibel (dB) relatif terhadap kekuatan standar, biasanya ditunjukkan dengan menambahkan akhiran setelah dB. Contoh unit pengukuran tingkat kebisingan listrik DBU ,dBm0 , dBrn , dBrnC , dan dBrn (f ₁ - f _2), dBrn (144 - garis ).

tingkat Kebisingan biasanya dilihat dalam oposisi terhadap sinyal tingkat dan sering dilihat sebagai bagian dari -to-noise rasio sinyal (SNR). Sistem Telekomunikasi berusaha untuk meningkatkan rasio tingkat sinyal untuk tingkat kebisingan agar dapat secara efektif mengirimkan data. Dalam prakteknya, jika sinyal ditransmisikan turun di bawah tingkat kebisingan (sering ditunjuk sebagai noise floor ) dalam sistem, data tidak bisa lagi decode di penerima. Kebisingan dalam sistem telekomunikasi adalah produk dari kedua sumber internal dan eksternal ke sistem.

Dither

Jika sumber kebisingan berkorelasi dengan sinyal, seperti dalam kasus kesalahan kuantisasi , pengenalan sengaja kebisingan tambahan, yang disebut gentar , dapat mengurangi kebisingan secara keseluruhan bandwidth dari bunga. Teknik ini memungkinkan pengambilan sinyal di bawah ambang batas deteksi nominal instrumen. Ini adalah contoh resonansi stokastik .