रव जनरेटर: Difference between revisions
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== सिद्धांत == | == सिद्धांत == | ||
शोर उत्पन्न करने के लिए कई | शोर उत्पन्न करने के लिए कई सर्किटों का उपयोग किया जाता है, उदाहरण के लिए तापमान-नियंत्रित प्रतिरोधक, तापमान-सीमित निर्वात डायोड, जेनर डायोड और गैस विसर्जक ट्यूब।<ref>{{Harvnb|Motchenbacher|Fitchen|1973|p=289}}</ref> स्रोत जिसे स्विच ऑन और ऑफ (गेट) किया जा सकता है, कुछ परीक्षण विधियों के लिए लाभप्रद है। | ||
शोर जनरेटर | शोर जनरेटर सामान्य रूप से मौलिक शोर प्रक्रिया जैसे [[थर्मल शोर]] या [[शॉट शोर]] पर निर्भर करते हैं। | ||
== थर्मल शोर जनरेटर == | == थर्मल शोर जनरेटर == | ||
थर्मल शोर | थर्मल शोर मौलिक मानक हो सकता है। निश्चित तापमान पर प्रतिरोधक के साथ थर्मल शोर जुड़ा होता है। शोर जनरेटर में अलग-अलग तापमान पर दो प्रतिरोध हो सकते हैं और दो प्रतिरोधों के मध्य परिवर्तित हो सकते हैं। परिणामी उत्पादन शक्ति कम होती है। (कमरे के तापमान पर 1 kΩ प्रतिरोधक और 10 kHz बैंडविड्थ के लिए RMS शोर वोल्टेज 400 nV है।<ref>[https://www.google.com/search?q=sqrt(4*k*295+Kelvin*1+kiloOhm*(10+kHz))+in+nanovolt Google Calculator result] for 1 kΩ room temperature 10 kHz bandwidth</ref>) | ||
== शॉट शोर जनरेटर == | == शॉट शोर जनरेटर == | ||
यदि इलेक्ट्रॉन | यदि इलेक्ट्रॉन अवरोध के पार प्रवाहित होते हैं तो उनके आगमन का असतत समय होता है। वे असतत आगमन शॉट शोर प्रदर्शित करते हैं। शॉट शोर जेनरेटर का आउटपुट शोर स्तर डीसी बायस धारा द्वारा सरलता से सेट किया जाता है। सामान्य रूप से डायोड में बैरियर का उपयोग किया जाता है।<ref>{{Harvnb|Ott|1976|pp=208,218}}</ref> | ||
विभिन्न शोर जनरेटर सर्किट डीसी बायस धारा को सेट करने के विभिन्न तरीकों का उपयोग करते हैं। | |||
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सामान्य शोर स्रोत, सीमित-थर्मली (संतृप्त-उत्सर्जन) [[गर्म कैथोड|हॉट- कैथोड]] [[ वेक्यूम - ट्यूब |वेक्यूम-ट्यूब]] डायोड था। ये स्रोत [[ अति उच्च आवृत्ति |अति उच्च आवृत्ति]] के माध्यम से कुछ किलोहर्ट्ज़ से सफेद शोर जनरेटर के रूप में काम कर सकते थे और सामान्य वैक्यूम ट्यूब ग्लास लिफाफे में उपलब्ध थे। झिलमिलाहट (सांकेतिक) (1/f) शोर कम आवृत्तियों पर सीमित अनुप्रयोग; उच्च आवृत्तियों पर इलेक्ट्रॉन पारगमन समय सीमित अनुप्रयोग। मूल डिजाइन गर्म फिलामेंट के साथ डायोड वैक्यूम ट्यूब था। कैथोड (फिलामेंट) का तापमान एनोड (प्लेट) करंट सेट करता है जो शॉट शोर को निर्धारित करता है; [[रिचर्डसन समीकरण]] देखें। सभी थर्मिओनिक उत्सर्जन को इकट्ठा करने के लिए एनोड वोल्टेज काफी बड़ा है।<ref>{{Harvnb|Motchenbacher|Fitchen|1973|pp=289–291}}</ref><ref>{{cite web |url=http://tubedata.milbert.com/sheets/046/k/K81A.pdf |title= Philips: ''Standard noise sources K81A, K50A, K51A'' |access-date=14 June 2013}}</ref> यदि प्लेट वोल्टेज बहुत कम था तो फिलामेंट के पास स्पेस चार्ज होगा जो शोर आउटपुट को प्रभावित करेगा। एक कैलिब्रेटेड जनरेटर के लिए देखभाल की जानी चाहिए जिससे शॉट शोर ट्यूब की प्लेट प्रतिरोध और अन्य सर्किट तत्वों के थर्मल शोर पर प्रभावी हो। | |||
=== गैस- निर्वहन ट्यूब === | |||
लंबी, पतली, गर्म-कैथोड गैस से भरी ट्यूब फिलामेंट के लिए सामान्य [[संगीन माउंट]] और एनोड [[ शीर्ष कैप |शीर्ष कैप]] के साथ लगे गैस- निर्वहन ग्लास ट्यूब का उपयोग [[ सुपर उच्च आवृत्ति |सुपर उच्च आवृत्ति]] और [[वेवगाइड]] में विकर्ण सम्मिलन के लिए किया गया था।<ref>Hewlett-Packard 1981 Catalog, page 437, "The 347A waveguide sources are argon gas discharge tubes carefully mounted in waveguide sections for frequencies from 3.95 to 18 GHz. Model 349A also uses an argon tube in a coaxial configuration for frequencies from 400 to 4000 MHz."</ref> वे [[नियोन]] जैसी शुद्ध अक्रिय गैस से भरे हुए थे क्योंकि [[पेनिंग मिश्रण]] ने आउटपुट को तापमान पर निर्भर बना दिया था। उनका बर्निंग वोल्टेज 200 V से कम था परन्तु 5-kV रेंज में एनोड वोल्टेज स्पाइक द्वारा प्रज्वलित करने से पहले उन्हें 2-वाट गर्म लैंप द्वारा ऑप्टिकल प्राइमिंग (प्री-आयनाइज़िंग) की आवश्यकता थी। | |||
कम आवृत्ति वाले शोर बैंड के लिए नियॉन से भरे चमकते लैंप का उपयोग किया गया है। डेल्टा वितरण स्पाइक/ निडल पल्स के लिए समान सर्किट था। | |||
अनुप्रस्थ चुंबकीय क्षेत्र में डायोड (कैथोड से बंधी ग्रिड) के रूप में संचालित होने पर लघु [[थाइरेट्रॉन]] को शोर स्रोत के रूप में एक अतिरिक्त उपयोग मिला।<ref>{{cite web |url=http://tubedata.milbert.com/sheets/137/6/6D4.pdf |title= Sylvania: ''6D4 Miniature triode thyratron'' data sheet |access-date=25 May 2013}}</ref> | |||
=== फॉरवर्ड-बायस्ड अर्धचालक डायोड === | |||
एक अन्य संभावना एक ट्रांजिस्टर में संग्राहक धारा का उपयोग कर रही है।{{Clarify|date=June 2013}} | |||
===रिवर्स-बायस्ड अर्धचालक डायोड=== | |||
ब्रेकडाउन में रिवर्स-बायस्ड डायोड का उपयोग शॉट शोर स्रोतों के रूप में भी किया जा सकता है। वोल्टेज रेगुलेटर डायोड सामान्य हैं परन्तु दो अलग-अलग ब्रेकडाउन प्रक्रिया हैं और उनकी अलग-अलग शोर विशेषताएं हैं। यह प्रक्रिया [[जेनर प्रभाव]] और एवलांचेस विघटन हैं।<ref>{{Harvnb|Motchenbacher|Fitchen|1973|p=180}}</ref> | |||
==== जेनर डायोड ==== | |||
रिवर्स-बायस्ड डायोड और [[ द्विध्रुवी जंक्शन ट्रांजिस्टर ]] बेस-एमिटर जंक्शन जो लगभग 7 वोल्ट से नीचे टूटते हैं, मुख्य रूप से जेनर प्रभाव प्रदर्शित करते हैं; टूटना आंतरिक क्षेत्र उत्सर्जन के कारण है। जंक्शन पतले होते हैं और विद्युत क्षेत्र अधिक होता है। जेनर ब्रेकडाउन शॉट शोर है। फ़्लिकर (1/f) नॉइज़ कॉर्नर 10 Hz से कम हो सकता है।<ref name="MF181">{{Harvnb|Motchenbacher|Fitchen|1973|p=181}}</ref> | |||
जेनर डायोड द्वारा उत्पन्न शोर साधारण शॉट शोर है। | |||
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7 वोल्ट से अधिक के ब्रेकडाउन वोल्टेज के लिए अर्धचालक जंक्शन की चौड़ाई अधिक मोटी होती है और प्राथमिक विकार तंत्र एक एवलांचेस है। शोर आउटपुट अधिक जटिल होता है।<ref name="MF181" /> अतिरिक्त शोर होता है (अर्थात साधारण शॉट शोर के ऊपर और ऊपर शोर) क्योंकि एवलांचेस गुणन है। | |||
7 वोल्ट से अधिक के ब्रेकडाउन वोल्टेज के लिए | |||
उच्च शक्ति उत्पादन शोर जनरेटर के लिए | उच्च शक्ति उत्पादन शोर जनरेटर के लिए प्रवर्धन की आवश्यकता होती है। ब्रॉडबैंड शोर जनरेटर के लिए उस प्रवर्धन को प्राप्त करना कठिन हो सकता है। एक विधि उसी बाधा के भीतर हिमस्खलन गुणन का उपयोग करती है जो शोर उत्पन्न करती है। एवलांचेस में एक वाहक अन्य परमाणुओं से टकराता है और मुक्त नए वाहकों को दस्तक देता है। परिणाम यह है कि प्रत्येक वाहक के लिए जो एक बाधा के पार शुरू होता है, कई वाहक समकालिक रूप से आते हैं। नतीजा एक विस्तृत बैंडविड्थ उच्च शक्ति स्रोत है। ब्रेकडाउन में पारंपरिक डायोड का उपयोग किया जा सकता है। | ||
एवलांचेस टूटने में बहुस्तरीय शोर भी होता है। शोर आउटपुट पावर तीव्र ढंग से कई आउटपुट स्तरों के बीच परिवर्तित होती है। बहुस्तरीय शोर कुछ सीमा तक झिलमिलाहट (1/f) शोर जैसा दिखता है। प्रभाव प्रक्रिया पर निर्भर है, लेकिन इसे कम किया जा सकता है। कम मल्टीस्टेट शोर के लिए भी डायोड का चयन किया जा सकता है।<ref name="MF181" /> | |||
हिमस्खलन डायोड शोर जनरेटर का एक व्यावसायिक उदाहरण | हिमस्खलन डायोड शोर जनरेटर का एक व्यावसायिक उदाहरण अगिलेंट 346C है जो 10 मेगाहर्ट्ज से 26.5 गीगाहर्ट्ज तक कवर करता है।<ref>{{cite web|url=https://www.keysight.com/us/en/product/346C/noise-source-10-mhz-26-5-ghz.html|title=346C Noise Source, 10 MHz to 26.5 GHz|website=[[Keysight]]}}</ref> | ||
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Revision as of 22:20, 26 April 2023
शोर जनरेटर एक सर्किट है जो विद्युत शोर (अर्थात यादृच्छिक संकेत) उत्पन्न करता है। शोर जनरेटर का उपयोग शोर के आंकड़े, आवृत्ति प्रतिक्रिया और अन्य मापदंडों को मापने के लिए संकेतों का परीक्षण करने के लिए किया जाता है। यादृच्छिक संख्या उत्पन्न करने के लिए शोर जनरेटर का भी उपयोग किया जाता है।[1]
सिद्धांत
शोर उत्पन्न करने के लिए कई सर्किटों का उपयोग किया जाता है, उदाहरण के लिए तापमान-नियंत्रित प्रतिरोधक, तापमान-सीमित निर्वात डायोड, जेनर डायोड और गैस विसर्जक ट्यूब।[2] स्रोत जिसे स्विच ऑन और ऑफ (गेट) किया जा सकता है, कुछ परीक्षण विधियों के लिए लाभप्रद है।
शोर जनरेटर सामान्य रूप से मौलिक शोर प्रक्रिया जैसे थर्मल शोर या शॉट शोर पर निर्भर करते हैं।
थर्मल शोर जनरेटर
थर्मल शोर मौलिक मानक हो सकता है। निश्चित तापमान पर प्रतिरोधक के साथ थर्मल शोर जुड़ा होता है। शोर जनरेटर में अलग-अलग तापमान पर दो प्रतिरोध हो सकते हैं और दो प्रतिरोधों के मध्य परिवर्तित हो सकते हैं। परिणामी उत्पादन शक्ति कम होती है। (कमरे के तापमान पर 1 kΩ प्रतिरोधक और 10 kHz बैंडविड्थ के लिए RMS शोर वोल्टेज 400 nV है।[3])
शॉट शोर जनरेटर
यदि इलेक्ट्रॉन अवरोध के पार प्रवाहित होते हैं तो उनके आगमन का असतत समय होता है। वे असतत आगमन शॉट शोर प्रदर्शित करते हैं। शॉट शोर जेनरेटर का आउटपुट शोर स्तर डीसी बायस धारा द्वारा सरलता से सेट किया जाता है। सामान्य रूप से डायोड में बैरियर का उपयोग किया जाता है।[4]
विभिन्न शोर जनरेटर सर्किट डीसी बायस धारा को सेट करने के विभिन्न तरीकों का उपयोग करते हैं।
निर्वात डायोड
सामान्य शोर स्रोत, सीमित-थर्मली (संतृप्त-उत्सर्जन) हॉट- कैथोड वेक्यूम-ट्यूब डायोड था। ये स्रोत अति उच्च आवृत्ति के माध्यम से कुछ किलोहर्ट्ज़ से सफेद शोर जनरेटर के रूप में काम कर सकते थे और सामान्य वैक्यूम ट्यूब ग्लास लिफाफे में उपलब्ध थे। झिलमिलाहट (सांकेतिक) (1/f) शोर कम आवृत्तियों पर सीमित अनुप्रयोग; उच्च आवृत्तियों पर इलेक्ट्रॉन पारगमन समय सीमित अनुप्रयोग। मूल डिजाइन गर्म फिलामेंट के साथ डायोड वैक्यूम ट्यूब था। कैथोड (फिलामेंट) का तापमान एनोड (प्लेट) करंट सेट करता है जो शॉट शोर को निर्धारित करता है; रिचर्डसन समीकरण देखें। सभी थर्मिओनिक उत्सर्जन को इकट्ठा करने के लिए एनोड वोल्टेज काफी बड़ा है।[5][6] यदि प्लेट वोल्टेज बहुत कम था तो फिलामेंट के पास स्पेस चार्ज होगा जो शोर आउटपुट को प्रभावित करेगा। एक कैलिब्रेटेड जनरेटर के लिए देखभाल की जानी चाहिए जिससे शॉट शोर ट्यूब की प्लेट प्रतिरोध और अन्य सर्किट तत्वों के थर्मल शोर पर प्रभावी हो।
गैस- निर्वहन ट्यूब
लंबी, पतली, गर्म-कैथोड गैस से भरी ट्यूब फिलामेंट के लिए सामान्य संगीन माउंट और एनोड शीर्ष कैप के साथ लगे गैस- निर्वहन ग्लास ट्यूब का उपयोग सुपर उच्च आवृत्ति और वेवगाइड में विकर्ण सम्मिलन के लिए किया गया था।[7] वे नियोन जैसी शुद्ध अक्रिय गैस से भरे हुए थे क्योंकि पेनिंग मिश्रण ने आउटपुट को तापमान पर निर्भर बना दिया था। उनका बर्निंग वोल्टेज 200 V से कम था परन्तु 5-kV रेंज में एनोड वोल्टेज स्पाइक द्वारा प्रज्वलित करने से पहले उन्हें 2-वाट गर्म लैंप द्वारा ऑप्टिकल प्राइमिंग (प्री-आयनाइज़िंग) की आवश्यकता थी।
कम आवृत्ति वाले शोर बैंड के लिए नियॉन से भरे चमकते लैंप का उपयोग किया गया है। डेल्टा वितरण स्पाइक/ निडल पल्स के लिए समान सर्किट था।
अनुप्रस्थ चुंबकीय क्षेत्र में डायोड (कैथोड से बंधी ग्रिड) के रूप में संचालित होने पर लघु थाइरेट्रॉन को शोर स्रोत के रूप में एक अतिरिक्त उपयोग मिला।[8]
फॉरवर्ड-बायस्ड अर्धचालक डायोड
एक अन्य संभावना एक ट्रांजिस्टर में संग्राहक धारा का उपयोग कर रही है।[clarification needed]
रिवर्स-बायस्ड अर्धचालक डायोड
ब्रेकडाउन में रिवर्स-बायस्ड डायोड का उपयोग शॉट शोर स्रोतों के रूप में भी किया जा सकता है। वोल्टेज रेगुलेटर डायोड सामान्य हैं परन्तु दो अलग-अलग ब्रेकडाउन प्रक्रिया हैं और उनकी अलग-अलग शोर विशेषताएं हैं। यह प्रक्रिया जेनर प्रभाव और एवलांचेस विघटन हैं।[9]
जेनर डायोड
रिवर्स-बायस्ड डायोड और द्विध्रुवी जंक्शन ट्रांजिस्टर बेस-एमिटर जंक्शन जो लगभग 7 वोल्ट से नीचे टूटते हैं, मुख्य रूप से जेनर प्रभाव प्रदर्शित करते हैं; टूटना आंतरिक क्षेत्र उत्सर्जन के कारण है। जंक्शन पतले होते हैं और विद्युत क्षेत्र अधिक होता है। जेनर ब्रेकडाउन शॉट शोर है। फ़्लिकर (1/f) नॉइज़ कॉर्नर 10 Hz से कम हो सकता है।[10]
जेनर डायोड द्वारा उत्पन्न शोर साधारण शॉट शोर है।
एवलांचेस डायोड
7 वोल्ट से अधिक के ब्रेकडाउन वोल्टेज के लिए अर्धचालक जंक्शन की चौड़ाई अधिक मोटी होती है और प्राथमिक विकार तंत्र एक एवलांचेस है। शोर आउटपुट अधिक जटिल होता है।[10] अतिरिक्त शोर होता है (अर्थात साधारण शॉट शोर के ऊपर और ऊपर शोर) क्योंकि एवलांचेस गुणन है।
उच्च शक्ति उत्पादन शोर जनरेटर के लिए प्रवर्धन की आवश्यकता होती है। ब्रॉडबैंड शोर जनरेटर के लिए उस प्रवर्धन को प्राप्त करना कठिन हो सकता है। एक विधि उसी बाधा के भीतर हिमस्खलन गुणन का उपयोग करती है जो शोर उत्पन्न करती है। एवलांचेस में एक वाहक अन्य परमाणुओं से टकराता है और मुक्त नए वाहकों को दस्तक देता है। परिणाम यह है कि प्रत्येक वाहक के लिए जो एक बाधा के पार शुरू होता है, कई वाहक समकालिक रूप से आते हैं। नतीजा एक विस्तृत बैंडविड्थ उच्च शक्ति स्रोत है। ब्रेकडाउन में पारंपरिक डायोड का उपयोग किया जा सकता है।
एवलांचेस टूटने में बहुस्तरीय शोर भी होता है। शोर आउटपुट पावर तीव्र ढंग से कई आउटपुट स्तरों के बीच परिवर्तित होती है। बहुस्तरीय शोर कुछ सीमा तक झिलमिलाहट (1/f) शोर जैसा दिखता है। प्रभाव प्रक्रिया पर निर्भर है, लेकिन इसे कम किया जा सकता है। कम मल्टीस्टेट शोर के लिए भी डायोड का चयन किया जा सकता है।[10]
हिमस्खलन डायोड शोर जनरेटर का एक व्यावसायिक उदाहरण अगिलेंट 346C है जो 10 मेगाहर्ट्ज से 26.5 गीगाहर्ट्ज तक कवर करता है।[11]
यह भी देखें
संदर्भ
- ↑ "Sylvania 6D4 Quick Reference Data" (PDF). sensitive research (SR-IX). Retrieved 1 June 2022.
- ↑ Motchenbacher & Fitchen 1973, p. 289
- ↑ Google Calculator result for 1 kΩ room temperature 10 kHz bandwidth
- ↑ Ott 1976, pp. 208, 218
- ↑ Motchenbacher & Fitchen 1973, pp. 289–291
- ↑ "Philips: Standard noise sources K81A, K50A, K51A" (PDF). Retrieved 14 June 2013.
- ↑ Hewlett-Packard 1981 Catalog, page 437, "The 347A waveguide sources are argon gas discharge tubes carefully mounted in waveguide sections for frequencies from 3.95 to 18 GHz. Model 349A also uses an argon tube in a coaxial configuration for frequencies from 400 to 4000 MHz."
- ↑ "Sylvania: 6D4 Miniature triode thyratron data sheet" (PDF). Retrieved 25 May 2013.
- ↑ Motchenbacher & Fitchen 1973, p. 180
- ↑ 10.0 10.1 10.2 Motchenbacher & Fitchen 1973, p. 181
- ↑ "346C Noise Source, 10 MHz to 26.5 GHz". Keysight.
- Motchenbacher, C. D.; Fitchen, F. C. (1973), Low-Noise Electronic Design, John Wiley & Sons, Bibcode:1973lned.book.....M, ISBN 978-0-471-61950-5
- Ott, Henry W. (1976), Noise Reduction Techniques in Electronic Systems, John Wiley, ISBN 0-471-65726-3
