ෆොටෝඩෙටෙක්ටර් වල ශබ්දය අඩු කරන්නේ කෙසේද?

ෆොටෝඩෙටෙක්ටර් වල ශබ්දය අඩු කරන්නේ කෙසේද?

ෆොටෝඩෙටෙක්ටර් වල ශබ්දයට ප්‍රධාන වශයෙන් ඇතුළත් වන්නේ: ධාරා ශබ්දය, තාප ශබ්දය, වෙඩි ශබ්දය, 1/f ශබ්දය සහ පුළුල් පරාස ශබ්දය යනාදියයි. මෙම වර්ගීකරණය සාපේක්ෂව රළු එකක් පමණි. මෙවර, ෆොටෝඩෙටෙක්ටර් වල ප්‍රතිදාන සංඥා මත විවිධ වර්ගයේ ශබ්දවල බලපෑම සෑම කෙනෙකුටම වඩා හොඳින් තේරුම් ගැනීමට උපකාර කිරීම සඳහා අපි වඩාත් සවිස්තරාත්මක ශබ්ද ලක්ෂණ සහ වර්ගීකරණයන් හඳුන්වා දෙන්නෙමු. ශබ්දයේ ප්‍රභවයන් තේරුම් ගැනීමෙන් පමණක් අපට ෆොටෝඩෙටෙක්ටර් වල ශබ්දය වඩා හොඳින් අඩු කර වැඩිදියුණු කළ හැකි අතර එමඟින් පද්ධතියේ සංඥා-ශබ්ද අනුපාතය ප්‍රශස්ත කළ හැකිය.

වෙඩි ශබ්දය යනු ආරෝපණ වාහකවල විවික්ත ස්වභාවය නිසා ඇතිවන අහඹු උච්චාවචනයකි. විශේෂයෙන් ප්‍රකාශ විද්‍යුත් ආචරණයේදී, ඉලෙක්ට්‍රෝන ජනනය කිරීම සඳහා ෆෝටෝන ප්‍රකාශ සංවේදී සංරචක වලට පහර දෙන විට, මෙම ඉලෙක්ට්‍රෝන ජනනය අහඹු වන අතර පොයිසන් ව්‍යාප්තියට අනුකූල වේ. වෙඩි ශබ්දයේ වර්ණාවලි ලක්ෂණ පැතලි වන අතර සංඛ්‍යාත විශාලත්වයෙන් ස්වාධීන වන අතර එබැවින් එය සුදු ශබ්දය ලෙසද හැඳින්වේ. ගණිතමය විස්තරය: වෙඩි ශබ්දයේ මූල මධ්‍යන්‍ය වර්ග (RMS) අගය මෙසේ ප්‍රකාශ කළ හැකිය:

ඒ අය අතරින්:

e: ඉලෙක්ට්‍රොනික ආරෝපණය (ආසන්න වශයෙන් 1.6 × 10-19 කූලෝම්)

අයිඩාර්ක්: අඳුරු ධාරාව

Δf: කලාප පළල

වෙඩි ශබ්දය ධාරාවේ විශාලත්වයට සමානුපාතික වන අතර සියලු සංඛ්‍යාතවලදී ස්ථායී වේ. සූත්‍රයේ, අයිඩාර්ක් යනු ෆොටෝ ඩයෝඩයේ අඳුරු ධාරාවයි. එනම්, ආලෝකය නොමැති විට, ෆොටෝ ඩයෝඩයට අනවශ්‍ය අඳුරු ධාරා ශබ්දයක් ඇත. ෆොටෝ ඩිටෙක්ටරයේ ඉදිරිපස කෙළවරේ ආවේණික ශබ්දය ලෙස, අඳුරු ධාරාව විශාල වන තරමට, ෆොටෝ ඩිටෙක්ටරයේ ශබ්දය වැඩි වේ. ෆොටෝ ඩයෝඩයේ නැඹුරුව ක්‍රියාත්මක වන වෝල්ටීයතාවය මගින් අඳුරු ධාරාව ද බලපායි, එනම්, නැඹුරුව ක්‍රියාත්මක වන වෝල්ටීයතාවය විශාල වන තරමට අඳුරු ධාරාව වැඩි වේ. කෙසේ වෙතත්, නැඹුරුව ක්‍රියා කරන වෝල්ටීයතාවය ෆොටෝ ඩිටෙක්ටරයේ සන්ධි ධාරිතාවයට ද බලපාන අතර එමඟින් ෆොටෝ ඩිටෙක්ටරයේ වේගය සහ කලාප පළලට බලපෑම් කරයි. එපමණක් නොව, නැඹුරුව වෝල්ටීයතාවය වැඩි වන තරමට වේගය සහ කලාප පළල වැඩි වේ. එබැවින්, ෆොටෝ ඩයෝඩවල වෙඩි ශබ්දය, අඳුරු ධාරාව සහ කලාප පළල ක්‍රියාකාරිත්වය අනුව, සැබෑ ව්‍යාපෘති අවශ්‍යතා අනුව සාධාරණ නිර්මාණයක් සිදු කළ යුතුය.

2. 1/f ෆ්ලිකර් ශබ්දය

1/f ශබ්දය, ෆ්ලිකර් ශබ්දය ලෙසද හැඳින්වේ, ප්‍රධාන වශයෙන් අඩු සංඛ්‍යාත පරාසය තුළ සිදුවන අතර එය ද්‍රව්‍ය දෝෂ හෝ මතුපිට පිරිසිදුකම වැනි සාධක සමඟ සම්බන්ධ වේ. එහි වර්ණාවලි ලක්ෂණ රූප සටහනෙන්, එහි බල වර්ණාවලි ඝනත්වය අඩු සංඛ්‍යාත පරාසයට වඩා ඉහළ සංඛ්‍යාත පරාසය තුළ සැලකිය යුතු ලෙස කුඩා බව දැකිය හැකි අතර, සංඛ්‍යාතයේ සෑම 100 ගුණයක වැඩිවීමක් සඳහාම, වර්ණාවලි ඝනත්ව ශබ්දය රේඛීයව 10 ගුණයකින් අඩු වේ. 1/f ශබ්දයේ බල වර්ණාවලි ඝනත්වය සංඛ්‍යාතයට ප්‍රතිලෝමව සමානුපාතික වේ, එනම්:

ඒ අය අතරින්:

SI(f) : ශබ්ද බල වර්ණාවලි ඝනත්වය

මම: වත්මන්

f: සංඛ්‍යාතය

අඩු සංඛ්‍යාත පරාසය තුළ 1/f ශබ්දය සැලකිය යුතු වන අතර සංඛ්‍යාතය වැඩි වන විට දුර්වල වේ. මෙම ලක්ෂණය එය අඩු සංඛ්‍යාත යෙදුම්වල ප්‍රධාන මැදිහත්වීම් ප්‍රභවයක් බවට පත් කරයි. 1/f ශබ්දය සහ පුළුල් කලාප ශබ්දය ප්‍රධාන වශයෙන් පැමිණෙන්නේ ෆොටෝඩෙටෙක්ටරය තුළ ඇති මෙහෙයුම් ඇම්ප්ලිෆයරයේ වෝල්ටීයතා ශබ්දයෙනි. මෙහෙයුම් ඇම්ප්ලිෆයර්වල බල සැපයුම් ශබ්දය, වත්මන් ශබ්දය සහ මෙහෙයුම් ඇම්ප්ලිෆයර් පරිපථවල ලාභයේ ප්‍රතිරෝධක ජාලයේ තාප ශබ්දය වැනි ෆොටෝඩෙටෙක්ටර්වල ශබ්දයට බලපාන තවත් බොහෝ ශබ්ද ප්‍රභවයන් ඇත.

3. ක්‍රියාකාරී ඇම්ප්ලිෆයරයේ වෝල්ටීයතාවය සහ ධාරා ශබ්දය: වෝල්ටීයතාවය සහ ධාරා වර්ණාවලි ඝනත්වයන් පහත රූපයේ දැක්වේ:

ක්‍රියාකාරී ඇම්ප්ලිෆයර් පරිපථවල, ධාරා ශබ්දය අදියර තුළ ධාරා ශබ්දය සහ ප්‍රතිලෝම ධාරා ශබ්දය ලෙස බෙදා ඇත. අදියර තුළ ධාරා ශබ්දය i+ ප්‍රභව අභ්‍යන්තර ප්‍රතිරෝධය R හරහා ගලා යන අතර, සමාන වෝල්ටීයතා ශබ්දයක් ජනනය කරයි u1= i+*Rs. I- ප්‍රතිලෝම ධාරා ශබ්දය ලාභ සමාන ප්‍රතිරෝධක R හරහා ගලා ගොස් සමාන වෝල්ටීයතා ශබ්දයක් ජනනය කරයි u2= I-* R. එබැවින් බල සැපයුමේ RS විශාල වන විට, වත්මන් ශබ්දයෙන් පරිවර්තනය කරන ලද වෝල්ටීයතා ශබ්දය ද ඉතා විශාල වේ. එබැවින්, වඩා හොඳ ශබ්දයක් සඳහා ප්‍රශස්තිකරණය කිරීම සඳහා, බල සැපයුම් ශබ්දය (අභ්‍යන්තර ප්‍රතිරෝධය ඇතුළුව) ප්‍රශස්තිකරණය සඳහා ප්‍රධාන දිශාවකි. සංඛ්‍යාත විචලනයන් සමඟ ධාරා ශබ්දයේ වර්ණාවලි ඝනත්වය ද වෙනස් නොවේ. එබැවින්, පරිපථය මගින් විස්තාරණය කිරීමෙන් පසු, එය, ෆොටෝඩයෝඩයේ අඳුරු ධාරාව මෙන්, ෆොටෝඩෙටෙක්ටරයේ වෙඩි ශබ්දය පුළුල් ලෙස සාදයි.

4. මෙහෙයුම් ඇම්ප්ලිෆයර් පරිපථයේ ලාභය (විස්තාරණ සාධකය) සඳහා ප්‍රතිරෝධක ජාලයේ තාප ශබ්දය පහත සූත්‍රය භාවිතයෙන් ගණනය කළ හැක:

ඒ අය අතරින්:

k: බෝල්ට්ස්මාන් නියතය (1.38 × 10-23J/K)

T: නිරපේක්ෂ උෂ්ණත්වය (K)

R: ප්‍රතිරෝධක (ඕම්) තාප ශබ්දය උෂ්ණත්වයට සහ ප්‍රතිරෝධක අගයට සම්බන්ධ වන අතර එහි වර්ණාවලිය පැතලි වේ. ලාභ ප්‍රතිරෝධක අගය විශාල වන තරමට තාප ශබ්දය වැඩි වන බව සූත්‍රයෙන් දැකිය හැකිය. කලාප පළල විශාල වන තරමට තාප ශබ්දය ද වැඩි වේ. එබැවින්, ප්‍රතිරෝධක අගය සහ කලාප පළල අගය ලාභ අවශ්‍යතා සහ කලාප පළල අවශ්‍යතා දෙකම සපුරාලන බව සහතික කිරීම සඳහා සහ අවසානයේ අඩු ශබ්දය හෝ ඉහළ සංඥා-ශබ්ද අනුපාතයක් ඉල්ලා සිටීම සඳහා, පද්ධතියේ කදිම සංඥා-ශබ්ද අනුපාතය සාක්ෂාත් කර ගැනීම සඳහා සැබෑ ව්‍යාපෘති අවශ්‍යතා මත පදනම්ව ලාභ ප්‍රතිරෝධක තෝරා ගැනීම ප්‍රවේශමෙන් සලකා බලා ඇගයීමට අවශ්‍ය වේ.

සාරාංශය

ශබ්ද වැඩිදියුණු කිරීමේ තාක්ෂණය ප්‍රකාශ අනාවරක සහ ඉලෙක්ට්‍රොනික උපාංගවල ක්‍රියාකාරිත්වය වැඩි දියුණු කිරීමේදී සැලකිය යුතු කාර්යභාරයක් ඉටු කරයි. ඉහළ නිරවද්‍යතාවය යනු අඩු ශබ්දයයි. තාක්ෂණයට ඉහළ නිරවද්‍යතාවයක් අවශ්‍ය වන බැවින්, ප්‍රකාශ අනාවරකවල ශබ්දය, සංඥා-ශබ්ද අනුපාතය සහ සමාන ශබ්ද බලය සඳහා වන අවශ්‍යතා ද වැඩි වෙමින් පවතී.