रव (नॉइज़ इलेक्ट्रॉनिक्स)
इलेक्ट्रॉनिकी संकेतन प्रक्रियाओं में, मौलिक संकेतों के साथ साथ, कई बिंदु अनभिप्रेत रूप में,प्रकट रहते हैं (या चलायमान रहते हैं) । ऐसे संकेतों को, उद्वाचित दोष अथवा अनभिप्रेत संकेत (नॉइज़) माना जाता है । विज्ञान , प्रौद्योगिकी व अभियंत्रण विषयों में ,नॉइज़ सम्बंधित आंकलन ,अधिकतर ,संकेतन प्रक्रियाओं के साथ साथ संदर्भित किया जाता है । भौतिक रूप से ,बाहरी स्रोतों से उत्पन्न होने वाले इलेक्ट्रॉनिक नॉइज़, के लिए, विद्युत चुम्बकीय संगतता और विद्युत चुम्बकीय हस्तक्षेप को ज़िम्मेदार माना जाता है । विद्युत चुम्बकीय क्षेत्रों के कारण ध्वनिक नॉइज़ और कंपन भी विश्लेषित होते हैं ।
इलेक्ट्रॉनिक्स में, 'नॉइज़' 'एक विद्युत संकेत में एक अवांछित गड़बड़ी है[1] इलेक्ट्रॉनिक उपकरणों द्वारा उत्पन्न नॉइज़ बहुत भिन्न होता है क्योंकि यह कई अलग -अलग प्रभावों से उत्पन्न होता है।
संचार प्रणालीयों एस में, नॉइज़ एक उपयोगी सूचन संकेत की एक त्रुटि या अवांछित यादृच्छिक गड़बड़ी है।नॉइज़ प्राकृतिक और कभी-कभी मानव निर्मित स्रोतों से अवांछित या परेशान करने वाली ऊर्जा का योग है।हालांकि, नॉइज़ को आमतौर पर [[हस्तक्षेप (संचार) | हस्तक्षेप] से अलग किया जाता है,[lower-alpha 1] उदाहरण के लिए सिग्नल-टू-नॉइज़ अनुपात (एसएनआर), सिग्नल-टू-इंटरफेरेंस अनुपात (सर) और सिग्नल-टू-नॉइज़ प्लस हस्तक्षेप अनुपात](SNIR) उपाय।नॉइज़ को आमतौर पर विरूपण से भी अलग किया जाता है, जो संचार उपकरणों द्वारा सिग्नल तरंग का एक अवांछित व्यवस्थित परिवर्तन है, उदाहरण के लिए सिग्नल-टू-नॉइज़ और विरूपण अनुपात (SINAD) और कुल हार्मोनिक)विरूपण प्लस नॉइज़ (Thd+n) उपाय।
जबकि नॉइज़ आम तौर पर अवांछित होता है, यह कुछ अनुप्रयोगों में एक उपयोगी उद्देश्य की सेवा कर सकता है, जैसे कि यादृच्छिक संख्या पीढ़ी या अन्य ।
शोर प्रकार
विभिन्न प्रकार के नॉइज़ विभिन्न उपकरणों और विभिन्न प्रक्रियाओं द्वारा उत्पन्न होते हैं।थर्मल नॉइज़ गैर-शून्य तापमान पर अपरिहार्य है ( उतार-चढ़ाव-विघटन प्रमेय देखें), जबकि अन्य प्रकार ज्यादातर डिवाइस प्रकार पर निर्भर करते हैं (जैसे शॉट नॉइज़[1][2] जिसे एक खड़ी संभावित बाधा की आवश्यकता होती है) या विनिर्माण गुणवत्ता और अर्धचालक दोष, पर निर्भर करते हैं। जैसे , 1/एफ नॉइज़ सहित चालन में उतार -चढ़ाव ।
थर्मल शोर
मुख्य लेख: जॉनसन-नाइक्विस्ट नॉइज़
जॉनसन -नेक्विस्ट नॉइज़[1] (अक्सर थर्मल नॉइज़) अपरिहार्य है, और एक विद्युत कंडक्टर के अंदर चार्ज वाहक (आमतौर पर इलेक्ट्रॉनों) ) के यादृच्छिक थर्मल गति द्वारा उत्पन्न होता है, जो कि किसी भी लागू वोल्टेज की परवाह किए बिना होता है।
थर्मल नॉइज़ लगभग सफेद है, जिसका अर्थ है कि इसका पावर वर्णक्रमीय घनत्व लगभग आवृत्ति स्पेक्ट्रम में लगभग बराबर है।सिग्नल के आयाम में लगभग एक गाऊसी संभावना घनत्व समारोह होता है।थर्मल नॉइज़ से प्रभावित एक संचार प्रणाली को अक्सर एक योज्य सफेद गाऊसी नॉइज़(AWGN) चैनल के रूप में तैयार किया जाता है।
शॉट शोर
इलेक्ट्रॉनिक उपकरणों में शॉट नॉइज़ विद्युत प्रवाह के अपरिहार्य यादृच्छिक सांख्यिकीय उतार -चढ़ाव के परिणामस्वरुप होता है, जब चार्ज वाहक (जैसे इलेक्ट्रॉनों) एक अंतर को पार करते हैं।यदि इलेक्ट्रॉन एक बाधा के पार प्रवाहित होते हैं, तो उनके पास आगमन का समय असतत होता है।वे असतत आगमन शॉट नॉइज़ प्रदर्शन करते हैं।आमतौर पर, एक डायोड में बाधा का उपयोग किया जाता है[3] शॉट नॉइज़ एक टिन की छत पर गिरने से बारिश से बनाए गए नॉइज़ के समान है। बारिश का प्रवाह अपेक्षाकृत स्थिर हो सकता है, लेकिन अलग-अलग बारिश की बूंदें अलग-अलग आती हैं।
शॉट नॉइज़ करंट i n का मूल-माध्य-वर्ग मान Schottky सूत्र द्वारा दिया गया है।
:
जहां I डीसी करंट है, q एक इलेक्ट्रॉन का प्रभार है, और'B हर्ट्ज में बैंडविड्थ है। Schottky सूत्र स्वतंत्र आगमन मानता है।
वैक्यूम ट्यूब शॉट नॉइज़ प्रदर्शित करते हैं क्योंकि इलेक्ट्रॉन कैथोड को बेतरतीब ढंग से छोड़ देते हैं और एनोड (प्लेट) पर पहुंच जाते हैं। एक ट्यूब पूर्ण शॉट
नॉइज़ प्रभाव प्रदर्शित नहीं कर सकती है: एक स्पेस चार्ज की उपस्थिति आगमन के समय को सुचारू करती है (और इस प्रकार वर्तमान की यादृच्छिकता को कम करती है)। पेंटोड और स्क्रीन-ग्रिड टेट्रोड ट्रायोड की तुलना में अधिक \नॉइज़ प्रदर्शित करते हैं क्योंकि कैथोड करंट स्क्रीन ग्रिड और एनोड के बीच बेतरतीब ढंग से विभाजित होता है।
कंडक्टर और प्रतिरोध आमतौर पर शॉट
नॉइज़ का प्रदर्शन नहीं करते हैं क्योंकि इलेक्ट्रॉनों थर्मललाइज़ और सामग्री के भीतर भिन्न रूप से चलते हैं; इलेक्ट्रॉनों में असतत आगमन का समय नहीं होता है। शॉट
नॉइज़ का प्रदर्शन मेसोस्कोपिक प्रतिरोधों में किया गया है जब प्रतिरोधक तत्व का आकार इलेक्ट्रॉन -फॉनन बिखरने की लंबाई से कम हो जाता है[4]
विभाजन शोर
जहां वर्तमान दो (या अधिक) रास्तों के बीच विभाजित होता है[5]
नॉइज़ इस विभाजन के दौरान होने वाले यादृच्छिक उतार -चढ़ाव के परिणामस्वरूप होता है।
इस कारण से, एक ट्रांजिस्टर को अपने दो पीएन जंक्शनों से संयुक्त शॉट नॉइज़ की तुलना में अधिक नॉइज़ होगा।
झिलमिलाहट शोर
झिलमिलाहट नॉइज़, जिसे 1/ f नॉइज़ के रूप में भी जाना जाता है, एक आवृत्ति स्पेक्ट्रम के साथ एक संकेत या प्रक्रिया है जो गुलाबी स्पेक्ट्रम के साथ उच्च आवृत्तियों में लगातार गिरती है।यह लगभग सभी इलेक्ट्रॉनिक उपकरणों में होता है और विभिन्न प्रकार के प्रभावों से परिणामस्वरुप होता है।
फट शोर
फट नॉइज़ में दो या दो से अधिक असतत वोल्टेज या वर्तमान स्तरों के बीच अचानक चरण-जैसे संक्रमण होते हैं, जो यादृच्छिक और अप्रत्याशित समय पर कई सौ माइक्रोवोल्ट एस के रूप में उच्च होते हैं।ऑफसेट वोल्टेज या करंट में प्रत्येक बदलाव कई मिलीसेकंड सेकंड तक रहता है।इसे ऑडियो सर्किट में उत्पन्न होने वाली पॉपिंग या क्रैकिंग ध्वनियों के लिए पॉपकॉर्न नॉइज़ के रूप में भी जाना जाता है ।
ट्रांजिट-टाइम शोर
यदि इलेक्ट्रॉनों द्वारा एक ट्रांजिस्टर में एमिटर से कलेक्टर तक यात्रा करने के लिए लिया गया समय सिग्नल की अवधि को बढ़ाया जा रहा है, अर्थात्, ऊपर की आवृत्तियों पर वीएचएफ और उससे आगे, पारगमन-समय प्रभावजगह लेता है और ट्रांजिस्टर का नॉइज़ इनपुट प्रतिबाधा कम हो जाता है।आवृत्ति से जिस पर यह प्रभाव महत्वपूर्ण हो जाता है, वह आवृत्ति के साथ बढ़ता है और नॉइज़ के अन्य स्रोतों पर जल्दी से हावी हो जाता है[6]
युग्मित शोर
जबकि नॉइज़ इलेक्ट्रॉनिक सर्किट में ही उत्पन्न हो सकता है, अतिरिक्त शोर ऊर्जा को बाहरी वातावरण से, आगमनात्मक युग्मन या कैपेसिटिव कपलिंग द्वारा या रेडियो रिसीवर के एंटीना के माध्यम से एक सर्किट में जोड़ा जा सकता है ।
स्रोत
यह तब होता है जब विभिन्न आवृत्तियों के संकेत एक ही गैर-रैखिक माध्यम साझा करते हैं।
घटना जिसमें एक सर्किट या ट्रांसमिशन सिस्टम के चैनल में प्रेषित एक सिग्नल दूसरे चैनल में सिग्नल पर अवांछित हस्तक्षेप बनाता है।
एक माध्यम के साथ यात्रा करने वाले सिग्नल का संशोधन या विघटन
इसे स्थैतिक नॉइज़ भी कहा जाता है, यह बिजली के कारण होता है, गरज के साथ डिस्चार्ज और प्रकृति में होने वाली अन्य विद्युत गड़बड़ी, जैसे कोरोना डिस्चार्ज।
ऑटोमोबाइल, विमान, इग्निशन इलेक्ट्रिक मोटर्स और स्विचिंग गियर, उच्च वोल्टेज तारों और [[[फ्लोरोसेंट लैंप]] के स्रोत औद्योगिक नॉइज़ का कारण बनते हैं। ये नॉइज़ इन सभी कार्यों में मौजूद डिस्चार्ज द्वारा निर्मित होते हैं।
दूर के तारे ब्रह्मांडीय नॉइज़ नामक शोर उत्पन्न करते हैं। जबकि ये तारे स्थलीय संचार प्रणालियों को व्यक्तिगत रूप से प्रभावित करने के लिए बहुत दूर हैं , उनकी बड़ी संख्या सराहनीय सामूहिक प्रभाव की ओर ले जाती है। ब्रह्मांडीय नॉइज़ 8 मेगाहर्ट्ज से 1.43 गीगाहर्ट्ज़ तक की सीमा में देखा गया है, बाद की आवृत्ति 21-सेमी हाइड्रोजन लाइन के अनुरूप है । मानव निर्मित नॉइज़ के अलावा, यह लगभग 20 से 120 मेगाहर्ट्ज की सीमा में सबसे मजबूत घटक है। 20 मेगाहर्ट्ज से कम का ब्रह्मांडीय नॉइज़ आयनोस्फीयर में प्रवेश करता है, जबकि 1.5 गीगाहर्ट्ज़ से अधिक की आवृत्तियों पर इसका अंतिम रूप से गायब होना संभवतः इसे उत्पन्न करने वाले तंत्र और इंटरस्टेलर स्पेस में हाइड्रोजन द्वारा इसके अवशोषण द्वारा नियंत्रित होता है। [ उद्धरण वांछित ]
शमन
कई मामलों में एक सर्किट में एक संकेत पर पाया जाने वाला नॉइज़ अवांछित होता है। कई अलग -अलग नॉइज़ में कमी की तकनीकें हैं जो एक सर्किट द्वारा उठाए गए शोर को कम कर सकती हैं।
- फैराडे पिजंरे - एक फैराडे पिजंरे एक सर्किट को संलग्न करने का उपयोग बाहरी नॉइज़ स्रोतों से सर्किट को अलग करने के लिए किया जा सकता है। एक फैराडे पिंजरे नॉइज़ स्रोतों को संबोधित नहीं कर सकते हैं जो सर्किट में ही उत्पन्न होते हैं या जो बिजली की आपूर्ति सहित इसके इनपुट पर किए जाते हैं।
- कैपेसिटिव कपलिंग - कैपेसिटिव कपलिंग सर्किट के एक हिस्से से एक एसी सिग्नल को इलेक्ट्रिक फ़ील्ड की बातचीत के माध्यम से दूसरे भाग में उठाने की अनुमति देता है। जहां युग्मन अनपेक्षित है, प्रभाव को बेहतर सर्किट लेआउट और ग्राउंडिंग के माध्यम से संबोधित किया जा सकता है।
- ग्राउंड लूप - सर्किट को ग्राउंड करते समय ग्राउंड लूप्स से बचना जरूरी है । ग्राउंड लूप तब होते हैं जब दो ग्राउंड कनेक्शन के बीच वोल्टेज अंतर होता है। इसे ठीक करने का एक अच्छा तरीका यह है कि ग्राउंड बस में सभी ग्राउंड तारों को समान क्षमता में लाया जाए।
- परिरक्षण केबल - एक परिरक्षित केबल को वायरिंग के लिए एक फैराडे पिंजरे के रूप में सोचा जा सकता है और एक संवेदनशील सर्किट में अवांछित नॉइज़ से तारों की रक्षा कर सकता है। ढाल को प्रभावी होने के लिए तैयार किया जाना चाहिए। केवल एक छोर पर ढाल को ग्राउंड करने से ढाल पर एक ग्राउंड लूप से बच सकते हैं।
- ट्विस्टेड पेयर वायरिंग - ट्विस्टिंग वायर एक सर्किट में विद्युत चुम्बकीय नॉइज़ को कम करेगा। तारों को घुमाने से लूप का आकार कम हो जाता है जिसमें एक चुंबकीय क्षेत्र तारों के बीच एक वर्तमान का उत्पादन करने के लिए चल सकता है। छोटे छोरों को एक साथ घुमाए गए तारों के बीच मौजूद हो सकता है, लेकिन इन छोरों से गुजरने वाला चुंबकीय क्षेत्र प्रत्येक तार पर वैकल्पिक लूप में विपरीत दिशाओं में बहने वाली एक वर्तमान को प्रेरित करता है और इसलिए कोई शुद्ध नॉइज़ करंट नहीं होता है।
- नॉट फिल्टर-पायदान फ़िल्टर या बैंड-रिजेक्शन फिल्टर एक विशिष्ट शोर आवृत्ति को समाप्त करने के लिए उपयोगी हैं। उदाहरण के लिए, एक इमारत के भीतर बिजली लाइनें 50 या 60 & nbsp; Hz लाइन आवृत्ति पर चलती हैं। एक संवेदनशील सर्किट नॉइज़ के रूप में इस आवृत्ति को उठाएगा। लाइन आवृत्ति के लिए ट्यून किए गए एक पायदान फ़िल्टर शोर को हटा सकता है।
सर्किट के शीतलन से थर्मल नॉइज़ को कम किया जा सकता है - यह आमतौर पर केवल रेडियो टेलीस्कोप जैसे उच्च सटीकता उच्च मूल्य अनुप्रयोगों में नियोजित होता है।
परिमाणीकरण
इलेक्ट्रॉनिक सिस्टम में शोर का स्तर आम तौर पर वाट या डीबीएम में विद्युत शक्ति एन के रूप में मापा जाता है, वोल्ट में एक रूट माध्य वर्ग (आरएमएस) वोल्टेज (नॉइज़ मानक विचलन के समान), डीबीμV या वोल्ट में एक औसत वर्ग त्रुटि (एमएसई) चुकता। विद्युत शोर-स्तरीय मापन इकाइयों के उदाहरण हैं dBu , dBm0 , dBrn , dBrnC , और dBrn ( f 1 - f 2 ), dBrn(144- लाइन )। नॉइज़ इसकी विशेषता भी हो सकता है संभाव्यता वितरण और नॉइज़ वर्णक्रमीय घनत्व N 0 ( f ) वाट प्रति हर्ट्ज़ में।
एक नॉइज़ संकेत को आम तौर पर एक उपयोगी सूचना संकेत के लिए एक रैखिक जोड़ के रूप में माना जाता है। नॉइज़ से जुड़े विशिष्ट सिग्नल गुणवत्ता उपायों में सिग्नल-टू-नॉइज़ अनुपात (एसएनआर या एस / एन ), एनालॉग-टू-डिजिटल रूपांतरण और संपीड़न में सिग्नल-टू-क्वांटिज़ेशन नॉइज़ अनुपात (एसक्यूएनआर) , पीक सिग्नल-टू-नॉइज़ अनुपात ( पीएसएनआर) शामिल हैं। ) कैस्केड एम्पलीफायरों में छवि और वीडियो कोडिंग और नॉइज़ आंकड़े में। एक कैरियर-मॉड्यूलेटेड पासबैंड एनालॉग संचार प्रणाली में, रेडियो रिसीवर इनपुट पर एक निश्चित वाहक-से-नॉइज़ अनुपात (सीएनआर) के परिणामस्वरूप पता लगाए गए संदेश सिग्नल में एक निश्चित सिग्नल-टू-नॉइज़ अनुपात होगा। एक डिजिटल संचार प्रणाली में, एक निश्चितई बी / एन 0 (सामान्यीकृत सिग्नल-टू-नॉइज़ अनुपात) के परिणामस्वरूप एक निश्चित बिट त्रुटि दर होगी । दूरसंचार प्रणाली प्रभावी ढंग से डेटा स्थानांतरित करने के लिए सिग्नल स्तर के नॉइज़ स्तर के अनुपात को बढ़ाने का प्रयास करती है। दूरसंचार प्रणालियों में नॉइज़ प्रणाली के आंतरिक और बाहरी दोनों स्रोतों का एक उत्पाद है।
नॉइज़ एक यादृच्छिक प्रक्रिया है, जो इसके विचरण , वितरण और वर्णक्रमीय घनत्व जैसे स्टोकेस्टिक गुणों की विशेषता है । नॉइज़ का वर्णक्रमीय वितरण आवृत्ति के साथ भिन्न हो सकता है , इसलिए इसकी शक्ति घनत्व वाट प्रति हर्ट्ज (डब्ल्यू / हर्ट्ज) में मापा जाता है। चूंकि एक प्रतिरोधक तत्व में शक्ति उसके पार वोल्टेज के वर्ग के समानुपाती होती है, नॉइज़ वोल्टेज (घनत्व) को नॉइज़ शक्ति घनत्व का वर्गमूल लेकर वर्णित किया जा सकता है, जिसके परिणामस्वरूप वोल्ट प्रति रूट हर्ट्ज़ ( ) एकीकृत सर्किट उपकरण, जैसे कि परिचालन एम्पलीफायर आमतौर पर इन शर्तों (कमरे के तापमान पर) में समकक्ष इनपुट नॉइज़ स्तर को उद्धृत करते हैं।
तड़पना
यदि नॉइज़ स्रोत को संकेत के साथ सहसंबद्ध किया जाता है, जैसे कि परिमाणीकरण त्रुटि के मामले में, अतिरिक्त नॉइज़ का जानबूझकर परिचय, जिसे डीथर कहा जाता है, ब्याज की बैंडविड्थ में समग्र नॉइज़ को कम कर सकता है।यह तकनीक एक उपकरण के नाममात्र का पता लगाने की सीमा के नीचे संकेतों की पुनर्प्राप्ति की अनुमति देती है।यह स्टोकेस्टिक प्रतिध्वनि का एक उदाहरण है।
See also
- Active noise control for noise reduction through cancellation
- Colors of noise
- Discovery of cosmic microwave background radiation
- Error detection and correction for digital signals subject to noise
- Generation–recombination noise
- Matched filter for noise reduction in modems
- Noise (signal processing)
- Noise reduction and for audio and images
- Phonon noise
Notes
- ↑ E.g. crosstalk, deliberate jamming or other unwanted electromagnetic interference from specific transmitters
References
- ↑ 1.0 1.1 1.2 Motchenbacher, C. D.; Connelly, J. A. (1993). Low-noise electronic system design. Wiley Interscience. ISBN 0-471-57742-1.
- ↑ Kish, L. B.; Granqvist, C. G. (November 2000). "Noise in nanotechnology". Microelectronics Reliability. Elsevier. 40 (11): 1833–1837. doi:10.1016/S0026-2714(00)00063-9.
- ↑ Ott, Henry W. (1976), Noise Reduction Techniques in Electronic Systems, John Wiley, pp. 208, 218, ISBN 0-471-65726-3
- ↑ Steinbach, Andrew; Martinis, John; Devoret, Michel (1996-05-13). "Observation of Hot-Electron Shot Noise in a Metallic Resistor". Phys. Rev. Lett. 76 (20): 38.6–38.9. Bibcode:1996PhRvL..76...38M. doi:10.1103/PhysRevLett.76.38. PMID 10060428.
- ↑ "Partition noise". Retrieved 2021-11-05.
- ↑ Communication Theory. Technical Publications. 1991. pp. 3–6. ISBN 9788184314472.
This article incorporates public domain material from Federal Standard 1037C. General Services Administration. (in support of MIL-STD-188).
Further reading
- Sh. Kogan (1996). Electronic Noise and Fluctuations in Solids. Cambridge University Press. ISBN 0-521-46034-4.
- Scherz, Paul. (2006, Nov 14) Practical Electronics for Inventors. ed. McGraw-Hill.
