Jump to content

    

источник тока с шумом меньше дробового

Recommended Posts

vervs
1 час назад, _pv сказал:

то есть дробовой шум диода никак не победить, или можно как-то взять дополнительно ещё и обратную связь с падения на диоде, смотреть сколько электронов там решило пошуметь и добавить столько же в противофазе?

Ну спектр дробового шума белый и достаточно широкий.

Чисто физически давайте представим, что можем считать инжектируемые электроны, нужно будет успеть в противофазе давать столько же электронов за время пролёта... причем каким-то "бездробовым" способом - нетривиальная задачка. Речь как понял про светодиод. Даже если создать такой ток будет ли излучение "чистым" - проход электронов через барьер должен быть одновременным. вот что подобное лампе каким-то хитрым легированием или ещё одним электродом/подложкой сделать..

 

Share this post


Link to post
Share on other sites

_pv
19 hours ago, vervs said:

Ну спектр дробового шума белый и достаточно широкий.

немного смущает только что если он действительно белый и корень из N шумит равномерно в любой полосе, то если посмотреть сколько электронов протекло, например, за час, взять из этого корень, то все эти электроны должны на ёмкости диода сделать какое-то неприличное напряжение, а если увеличение напряжения увеличит ток, то шум получается не совсем белый?

Share this post


Link to post
Share on other sites

vervs
30.04.2022 в 15:21, _pv сказал:

то если посмотреть сколько электронов протекло, например, за час, взять из этого корень, то все эти электроны должны на ёмкости диода сделать какое-то неприличное напряжение

поясните пожалуйста, не совсем понял как Вы считали

Share this post


Link to post
Share on other sites

_pv
1 hour ago, vervs said:

поясните пожалуйста, не совсем понял как Вы считали

Ну если шум белый, то за любой промежуток времени корень из количества протёкших за этот промежуток времени электронов имеет право зашуметь и не протечь.

Теперь увеличиваем время и это увеличивающееся колчество шумящих электронов должно где-то осеть (на ёмкости диода)

А начиная с какого-то времени наблюдения их станет настолько много что они сами собой начнут поднимать напряжение на диоде, что увеличит ток и тем самым частично начнёт компенсировать шум, и он тогда уже получается не совсем белый.

И получается если взять диод с гораздо меньшей ёмкостью дробовой шум станет меньше?

Share this post


Link to post
Share on other sites

vervs
3 минуты назад, _pv сказал:

 имеет право зашуметь и не протечь

Кажется ровно сколько имело право и не протекло, ровно столько же других протекло дополнительно (по сравнению со средним)?  Иначе по определению само значение тока будет меньше на это число )

17 минут назад, _pv сказал:

И получается если взять диод с гораздо меньшей ёмкостью дробовой шум станет меньше?

А какую из емкостей рассматриваем? На сколько помню в прямом включении диффузионная преобладает, и может эта диффузионная емкость (заряд внутри перехода) окажет какое-то влияние на спектр шума, но тогда вроде чем больше заряд тем меньше шум (по аналогии с лампой).

33 минуты назад, _pv сказал:

А начиная с какого-то времени наблюдения их станет настолько много что они сами собой начнут поднимать напряжение на диоде, что увеличит ток и тем самым частично начнёт компенсировать шум, и он тогда уже получается не совсем белый.

Вроде природа дробового шума в вероятностном характере инжекции, поэтому подъем напряжения если бы он был ничего в характере шума не изменил (кмк), а вот наличие избыточного заряда повлияло на движение электронов и соответственно на шум.

Share this post


Link to post
Share on other sites

_pv
12 minutes ago, vervs said:

Кажется ровно сколько имело право и не протекло, ровно столько же других протекло дополнительно (по сравнению со средним)?  Иначе по определению само значение тока будет меньше на это число )

 

Это в этот конкретный момент времени столько не протекло, а в следующий например протекло на столько же больше, то есть в среднем на гораздо больших временах среднее значение тока какое надо.

12 minutes ago, vervs said:

Вроде природа дробового шума в вероятностном характере инжекции, поэтому подъем напряжения если бы он был ничего в характере шума не изменил (кмк)

Но ток через диод от напряжения на нём зависит, и если бы я, гипотетически, мог бы предсказать токовый шум диода, и соответственно ему шуметь напряжением в противофазе то шум тока можно было бы таким образом убрать?

 

Share this post


Link to post
Share on other sites

vervs
3 часа назад, _pv сказал:

Это в этот конкретный момент времени столько не протекло, а в следующий например протекло на столько же больше, то есть в среднем на гораздо больших временах среднее значение тока какое надо.

это и имелось в виду, просто не сразу понял эти фразы:

30.04.2022 в 15:21, _pv сказал:

то если посмотреть сколько электронов протекло, например, за час, взять из этого корень

 

4 часа назад, _pv сказал:

Ну если шум белый, то за любой промежуток времени корень из количества протёкших за этот промежуток времени электронов имеет право зашуметь и не протечь.

Теперь увеличиваем время и это увеличивающееся колчество шумящих электронов должно где-то осеть (на ёмкости диода)

А начиная с какого-то времени наблюдения их станет настолько много что они сами собой начнут поднимать напряжение на диоде, что увеличит ток и тем самым частично начнёт компенсировать шум, и он тогда уже получается не совсем белый.

в них Ваша логика такая: считаем число электронов за промежуток времени, извлекаем корень и получаем значение шума. При этом с увеличением времени увеличивается и число этих электронов соответственно и шум. Так? но в формуле дробового шума используется ток, а не заряд (число электронов). Кроме того еще вопрос - стоит ли учитывать, что емкость шунтирована дифференциальным сопротивлением диода?

3 часа назад, _pv сказал:

если бы я, гипотетически, мог бы предсказать токовый шум диода, и соответственно ему шуметь напряжением в противофазе то шум тока можно было бы таким образом убрать?

ну мои фантазии: вроде бы да, с оговоркой если этот ток по природе будет "бездробовый", например, за счет заряда внутри кристалла (ёмкости), т.е. изменением напряжения на этой емкости - создается компенсирующий ток, главное чтобы свободных зарядов хватило, но этот ток будет "чистым" только на выводах, а через барьер электроны все равно с шумом проскакивать будут.

3 часа назад, _pv сказал:

Но ток через диод от напряжения на нём зависит

кмк, если же использовать "диодную" зависимость тока от напряжения, т.е. управлять за счет высоты барьера изменением инжекцией электронов, опять же эта инжекция имеет дробовый характер

Share this post


Link to post
Share on other sites

_pv
20 hours ago, vervs said:

но в формуле дробового шума используется ток, а не заряд (число электронов)

да даже без относительно дробового шума, если есть белый шум с однородной плотностью по всем частотам, то если мы начнём его интегрировать по времени (ток->заряд, В->В*сек), то rms этого интеграла между разными промежутками времени будет расти как корень от времени интегрирования.

а раз за долгое время может наинтегрироваться куча шумового заряда, где-то он должен сидеть накапливаться и если подождать достаточно долго, то можно увидеть как по реке проплывёт труп твоего врага диода, умершего от того что на нём нашумело столько заряда что его в обратную сторону пробило.

те самые 180пА/Гц дробового шума от 100мА за секунду должны же дать 180пКл то есть 10В на ёмкости 18пФ.

и пусть даже эта дополнительная инжекция вызванная скоплением заряда и повышением напряжения имеет опять же дробовой характер, она как мне кажется всё равно хоть чуть-чуть да работает в обратную сторону против случайности процесса так как им же и вызвана. то есть шум получается не совсем белый и даже не красный / розовый, а в обратную сторону - на низких частотах должен шуметь меньше?

Share this post


Link to post
Share on other sites

vervs
05.05.2022 в 14:45, _pv сказал:

то есть шум получается не совсем белый и даже не красный / розовый, а в обратную сторону - на низких частотах должен шуметь меньше?

математически как бы да, если рассматривать только источник тока и конденсатор, но для модели диода не хватает упомянутого выше дифференциального сопротивления

Share this post


Link to post
Share on other sites

_pv
24 minutes ago, vervs said:

математически как бы да, если рассматривать только источник тока и конденсатор, но для модели диода не хватает упомянутого выше дифференциального сопротивления

а как дифф сопротивление поможет сохранить "белым" шум через диод, не нарушив сохранения заряда,

ведь тогда всё равно получится меньше заявленных 180пА/rtHz для 100мА тока?

Share this post


Link to post
Share on other sites

vervs
2 часа назад, _pv сказал:

а как дифф сопротивление поможет сохранить "белым" шум через диод, не нарушив сохранения заряда,

шумовой ток пойдет через него, другими словами не будет условных 10В на переходе - конденсатор зашунтирован. На рис.1 идеальный источник тока I и диод (R, C, источник шума "корень из") на рис 2. батарейка, ограничительный резистор и диод, в первом случае ток I  без шума, во втором - rd/(Rs+rd)*корень. С увеличением Rs доля шума в его цепи уменьшается, с идеальным источником тока - пропадает, тепловые шумы не рассматриваются.

13574572_.png.0390509a52c89775e27efddf0dbc4b40.png1781967509_.png.9ef91c6b569f8e10b78a30cad7fe7e3e.png

 

 

Share this post


Link to post
Share on other sites

_pv

а почему rd параллельно, а не последовательно с источником шума и ёмкостью?

ответ "иначе шум на незашунтированной ёмкости сделает неприлично большое напряжение" я понимаю что вроде как вполне логичный, но не совсем понимаю.

 

img-CBJo1A.png

 

ведь корень из 2qI берется из тока через rd как раз и протекающего и обратно шунтироваться им же вроде как не должен.

то есть в I(U) на картинке идеального диода, помимо экспоненты с 26мВ там ещё просто добавится корень 2qI шумов.

Share this post


Link to post
Share on other sites

vervs
7 часов назад, _pv сказал:

а почему rd параллельно, а не последовательно с источником шума и ёмкостью?

ответ "иначе 

Просто "по схеме" - в этом случае имеем сопротивление источника тока (большое)  параллельно с конденсатором и последовательно с rs (под rs подразумевалось диф.сопр., ранее обозначенное rd, или оммическое сопр. базы? Оммическое не рассматривалось и оно да - "последовательное") соответственно эквивалентное диода должно быть такое же, что не так. А по "физике" - если честно, у меня тоже сомнения можно ли считать что эти случайные "перескоки" электронов шунтируются rd перехода, ведь это rd принято для "суммарного" среднего тока без учёта подобных явлений. С другой стороны шумит именно область перехода, а rd сопротивление именно этой части диода. Для сравнения можно рассмотреть например фотодиод - там не rd, а Rd (большое) и вроде как шум определяется параллельным соединением этого Rd и приемника. Надо почитать Вандер Зила или ещё поновее что-то может есть.

 

Share this post


Link to post
Share on other sites

Join the conversation

You can post now and register later. If you have an account, sign in now to post with your account.

Guest
Reply to this topic...

×   Pasted as rich text.   Paste as plain text instead

  Only 75 emoji are allowed.

×   Your link has been automatically embedded.   Display as a link instead

×   Your previous content has been restored.   Clear editor

×   You cannot paste images directly. Upload or insert images from URL.