Hałas 1 / f, czy jest ograniczony?

Zasadniczo moje pytanie brzmi:

Wątpię, aby gęstość szumów dochodziła do nieskończoności, ponieważ możemy osiągnąć granicę f → 0 w dowolnym obwodzie prądu stałego w przeciwieństwie do granicy f → ∞ (co jest idealizacją, ponieważ cały obwód zachowuje się jak dolny pas dla wystarczającej ilości f).

Jeśli gęstość hałasu jest ograniczona, przy którym f i jak się rozpada?

Przy niższych częstotliwościach mniej powszechne zdarzenia stają się częścią sygnału, w skali sekund uderzeń serca i kroków w skali tygodni występują burze elektryczne, w skali miesięcy występują efekty sezonowe, w skali lat trzęsienia ziemi itp.

Przy należy uwzględnić Wielki Wybuch :)$2.3\times10^{−18}Hz$

$Does ~f ~go \to 1/\infty ?$ nieznany, niesprawdzony, ale blisko niego

$\dfrac{1V}{\sqrt{Hz}} @10^{-14} Hz$ równa się .... poczekaj na to

= 31 709,8 stuleci .. teraz to trochę migocze, ale który wiek?

Czy takie jest prawdopodobieństwo uderzenia fali gamma w elektrony z orbity?

W audio nazywa się to „Pink Noise” i występuje wszędzie w naturze.

Prawdziwa przyczyna nie jest znana , ale istnieje tak długo, jak zmierzysz ją nawet przez ostatnie 60 lat, jak to zostało zrobione.

Naukowcy w Chinach wiedzą, że źródłem hałasu 1 / f jest interakcja między systemem a efektem losowym.

W rozmiarach cząstek pyłu widzimy ten sam histogram qty w zależności od wielkości, jeśli zrównamy częstotliwość występowania cząstek pyłu w jednostkowej objętości. Jak małe mogą być? tylko fizycy cząstek mogą odpowiedzieć na to pytanie i wciąż znajdują małe cząsteczki, które potrzebują więcej energii do ich znalezienia.

1 M.Keshner, 1 / f noise, postępowanie IEEE, 70 (1982), str212-218
[2] B.Mendlebrot i R. Voss, Noise in physical System and 1 / f Noise,
Elsevier Science, 1983, ch . Dlaczego Fractal i kiedy powinien hałasować poprzez skalowanie ?, str. 31-39
[3] RFVoss i J.Clarke, 1 / f Hałas w muzyce i mowie, Nature, 258 (1975), str. 31-38
[4] BBManderbrot, Some noise with Widmo 1 / f, ograniczenie między prądem stałym a białym szumem, IEEE Transaction on Information Theory, IT-13 (1967), str. 289-298 [5] BBManderbrot i JWVNess, Frakcyjne ruchy Browinian, ułamkowe dźwięki i zastosowanie, Siam Review, 10 1968), pg422-437
[6] V.Solo, Wewnętrzne funkcje losowe i paradoks dźwięków 1 / f, SIAM Journal of Applied Mathematics, 52 (1992), pg270-291
[7] XCZhu i Y.Yao, Hałas niskiej częstotliwości fotoprzewodników HgCdTe, Infrared Research, 8 (1989) 5, str. 375–380. (po chińsku)
[8] MKYu, FSLiu, teoria hałasu 1 / f hałasu, 1 / f hałasu, Physics Acta, 32 (1983) 5, pg593-606, (po chińsku)
[9] J.Clark i G. Hawking, Phys. Rev B14 (1974) 2862
[10] J. Kurkijarvi, Phys. Rev. B6 (1972) 832
[11] 高 安 秀 树, 分数 结, 地震 出版社, 1994, str. 63-65
[12] Xu Shenglong, eksploracja hałasu 1 / f, Technical Acoustics, 1997, str. 63-67
[13] Xu Shenglong, Statystyczna dynamika hałasu 1 / f, Technologia podczerwieni, 25 (2003), str. 63-67
[14] Xu Shenglong, Ponowne badanie dynamiki statystycznej hałasu 1 / f, China Measurement Technology, 33 (2007), str. 79- 83
[15] W u Peijun, The Low Frequency 1 ／ f Noise Voltage of Ti Film Microbridge, CHINESE JOURNAL OF LOW TEMPERATURE PHYSICS, 16 (1994), str350-353

Po dziesięcioleciach czytania Journal of Solid State Circuits, w którym różne przyczyny hałasu wszystkich form są kluczową dyskusją dla wydajności w pętli synchronizacji faz, przedstawię kilka wspomnień z prezentacji ATT lub IBM na dorocznej konferencji ISSCC (konferencja ) około 2005 r.

Istnieją różne uwięzione ładunki na powierzchni kryształu, a także zakopane wewnątrz kryształu w różnych nie idealnych nie-sześciennych „dyslokacjach”, gdzie różne doskonałe regiony spotykają się przy niedoskonałych wzorach atomowych.

Te uwięzione ładunki mają czas relaksacji, od mikrosekund do sekund (i być może dłuższych). Tak więc, gdy pojedyncze elektrony uciekają z tych maleńkich miejsc przechowywania, widzimy maleńkie impulsy. Skończone systemy pomiaru przepustowości lub nasze obwody zaokrąglają te impulsy w „szum”.

A gdy polaryzacja sygnału się odwraca, ładunki wracają do pułapek ładunków, ponownie w postaci małych impulsów.

Najwyraźniej istnieje więcej pułapek ładowania na bardzo długi czas relaksacji, a my otrzymujemy więcej mocy przy niższych częstotliwościach.

Czystsze silikonowe powierzchnie redukują hałas 1 / F.

Kule krzemowe (ogromne, prawie czyste bestie 12 na 24 dostarczane przez rafinerie strefowe) z mniejszą liczbą wewnętrznych przemieszczeń redukują hałas 1 / F.

To czerwona linia. Nie zielony.

Lubię myśleć o szumie 1 / f jako hałasie termicznym, a ciepło porusza się po różnych częściach krzemowej matrycy (lub tranzystora). Jeśli kiedykolwiek widziałeś świecące żar w ogniu, może to być analogiczne do tych wahań temperatury, ale w innej skali (przynajmniej tak myślę o hałasie 1 / f).

Nie ma sposobu, aby naprawdę wiedzieć tutaj, co mówi AOE ( Art of Electronics 3rd edition Horowitz and Hill):

$\int f^{−1}df = \log f$. Mówiąc trochę, całkowita moc szumów w czystym widmie 1 / f między 1 mikrohercem a 10 Hz jest tylko 3,5 razy większa niż między 0,1 Hz a 10 Hz; zmniejszając się o kolejne sześć dekad (do 10-12 Hz), odpowiedni współczynnik rośnie tylko do 6,5. Innymi słowy, całkowita moc szumów 1 / f, dochodząc do częstotliwości, która jest odwrotnością 32 000 lat (kiedy neandertalczycy wciąż wędrowali po planecie i nie było wzmacniaczy operacyjnych), jest zaledwie sześć razy większa niż ze zwykłego arkusza danych 0,1–10 Hz „szum o niskiej częstotliwości”. Tyle o katastrofach. Aby dowiedzieć się, czy szum niskich częstotliwości rzeczywistych wzmacniaczy operacyjnych nadal jest zgodny z widmem 1 / f, zmierzyliśmy obecne spektrum szumów wzmacniacza operacyjnego LT1012 aż do 0,5 miliherca, 130, z wynikiem z rysunku 8.107. Jak zauważyliśmy powyżej, ten wzmacniacz operacyjny jest niezwykły, ponieważ jego obecna gęstość szumów rośnie szybciej niż zwykle 1 / √f (szum różowy) przez dekadę około 1 Hz; ale mimo to wraca do kanonicznego różowego szumu i ostatecznie staje się czymś bliższym „bladej bieli” (f-1/4 lub wolniej). Można wnioskować, że pokazuje to niefizyczną naturę zachowania 1 / f aż do zera. Ale istnieje inne możliwe wytłumaczenie, mianowicie, że ten opamp jest dotknięty łagodnym hałasem wybuchowym. Byłoby to zgodne z nachyleniem „szybszym niż różowy” wokół 1 Hz (przywołaj widmo szumu wybuchowego na rycinie 8.6), a także doprowadziłoby do niepoprawnego przypisania nachylenia „wolniejszego niż różowy” przy niskiej częstotliwości koniec widma na ryc. 8.107.

Źródło: Sztuka elektroniki Źródło: Sztuka elektroniki

Najciekawszy dla mnie wykres to 8.106, który pokazuje szereg razy niskoszumowego wzmacniacza z różnym filtrowaniem. Szum o największej amplitudzie wynosi 100 Hz - 1 kHz, a następnie 0,1–1 Hz. Jeśli ten wykres byłby kontynuowany do 0,01-0,1 Hz, prawdopodobnie nie zwiększyłby się znacznie (i ten test nie zostałby przeprowadzony, ponieważ trwałby zbyt długo lub filtr byłby trudny do zbudowania. Ale wykonaj eksperyment myślowy, weź 0,1 Hz -1Hz i układaj je kilka razy od końca do końca. Amplituda nie wzrośnie, ale po prostu zwiększysz czas, więc jeśli wykonasz FFT, nie zobaczysz, że amplituda wzrośnie, a w pewnym momencie powróci do DC która byłaby wartością około zera . Dlaczego zero? bo właśnie tam jest średnia wartość hałasu.

W swojej pracy prowadziłem FFT w skali miesięcy (nie mam żadnych pod ręką), ale spłaszczają się i nie idą w górę na zawsze.

Drugą rzeczą wartą uwagi jest to, że będziesz mieć wiele innych źródeł hałasu w skali od pół godziny do dni, wchodzisz w relikt szumu temperatury. Klimatyzatory, cykl dobowy, pogoda i ciśnienie zaczynają mieć wpływ na pomiary niskiego poziomu.