Sut i leihau sŵn ffotosynhwyryddion

Sut i leihau sŵn ffotosynhwyryddion

Mae sŵn ffotosynhwyryddion yn cynnwys yn bennaf: sŵn cerrynt, sŵn thermol, sŵn ergyd, sŵn 1/f a sŵn band eang, ac ati. Dosbarthiad cymharol fras yn unig yw hwn. Y tro hwn, byddwn yn cyflwyno nodweddion a dosbarthiadau sŵn mwy manwl i helpu pawb i ddeall yn well effaith gwahanol fathau o sŵn ar signalau allbwn ffotosynhwyryddion. Dim ond trwy ddeall ffynonellau sŵn y gallwn leihau a gwella sŵn ffotosynhwyryddion yn well, a thrwy hynny optimeiddio cymhareb signal-i-sŵn y system.

Mae sŵn ergyd yn amrywiad ar hap a achosir gan natur arwahanol cludwyr gwefr. Yn enwedig yn yr effaith ffotodrydanol, pan fydd ffotonau'n taro cydrannau ffotosensitif i gynhyrchu electronau, mae cynhyrchu'r electronau hyn yn ar hap ac yn cydymffurfio â'r dosbarthiad Poisson. Mae nodweddion sbectrol sŵn ergyd yn wastad ac yn annibynnol ar faint yr amledd, ac felly fe'i gelwir hefyd yn sŵn gwyn. Disgrifiad mathemategol: Gellir mynegi gwerth gwreiddyn cymedr sgwâr (RMS) sŵn ergyd fel:

Yn eu plith:

e: Gwefr electronig (tua 1.6 × 10-19 coulomb)

Idark: Cerrynt tywyll

Δf: Lled Band

Mae sŵn ergyd yn gymesur â maint y cerrynt ac mae'n sefydlog ar bob amledd. Yn y fformiwla, mae Idark yn cynrychioli cerrynt tywyll y ffotodeuod. Hynny yw, yn absenoldeb golau, mae gan y ffotodeuod sŵn cerrynt tywyll diangen. Fel y sŵn cynhenid ​​ym mhen blaen y ffotosynhwyrydd, po fwyaf yw'r cerrynt tywyll, y mwyaf yw sŵn y ffotosynhwyrydd. Mae foltedd gweithredu rhagfarn y ffotodeuod hefyd yn effeithio ar y cerrynt tywyll, hynny yw, po fwyaf yw'r foltedd gweithredu rhagfarn, y mwyaf yw'r cerrynt tywyll. Fodd bynnag, mae'r foltedd gweithio rhagfarn hefyd yn effeithio ar gynhwysedd cyffordd y ffotosynhwyrydd, a thrwy hynny'n dylanwadu ar gyflymder a lled band y ffotosynhwyrydd. Ar ben hynny, po fwyaf yw'r foltedd rhagfarn, y mwyaf yw'r cyflymder a'r lled band. Felly, o ran sŵn ergyd, cerrynt tywyll a pherfformiad lled band ffotodeuodau, dylid cynnal dyluniad rhesymol yn unol â gofynion gwirioneddol y prosiect.

2. Sŵn Fflicio 1/f

Mae sŵn 1/f, a elwir hefyd yn sŵn fflachio, yn digwydd yn bennaf yn yr ystod amledd isel ac mae'n gysylltiedig â ffactorau fel diffygion deunydd neu lendid arwyneb. O'i ddiagram nodwedd sbectrol, gellir gweld bod ei ddwysedd sbectrol pŵer yn sylweddol llai yn yr ystod amledd uchel nag yn yr ystod amledd isel, ac am bob cynnydd o 100 gwaith mewn amledd, mae'r sŵn dwysedd sbectrol yn lleihau'n llinol 10 gwaith. Mae dwysedd sbectrol pŵer sŵn 1/f yn gymesur yn wrthdro â'r amledd, hynny yw:

Yn eu plith:

SI(f) : Dwysedd sbectrol pŵer sŵn

I: Cyfredol

f: Amlder

Mae sŵn 1/f yn arwyddocaol yn yr ystod amledd isel ac yn gwanhau wrth i'r amledd gynyddu. Mae'r nodwedd hon yn ei gwneud yn ffynhonnell fawr o ymyrraeth mewn cymwysiadau amledd isel. Daw sŵn 1/f a sŵn band eang yn bennaf o sŵn foltedd yr amplifier gweithredol y tu mewn i'r ffotosynhwyrydd. Mae yna lawer o ffynonellau sŵn eraill sy'n effeithio ar sŵn ffotosynhwyryddion, megis sŵn cyflenwad pŵer amplifiers gweithredol, sŵn cerrynt, a sŵn thermol y rhwydwaith gwrthiant yng nghynnydd cylchedau amplifier gweithredol.

3. Sŵn foltedd a cherrynt yr amplifier gweithredol: Dangosir y dwyseddau sbectrol foltedd a cherrynt yn y ffigur canlynol:

Mewn cylchedau mwyhadur gweithredol, mae sŵn cerrynt wedi'i rannu'n sŵn cerrynt mewn-cyfnod a sŵn cerrynt gwrthdroadol. Mae'r sŵn cerrynt mewn-cyfnod i+ yn llifo trwy'r gwrthiant mewnol ffynhonnell Rs, gan gynhyrchu sŵn foltedd cyfatebol u1= i+*Rs. Mae sŵn cerrynt gwrthdroadol I- yn llifo trwy'r gwrthydd ennill cyfatebol R i gynhyrchu sŵn foltedd cyfatebol u2= I-* R. Felly pan fydd RS y cyflenwad pŵer yn fawr, mae'r sŵn foltedd sy'n cael ei drawsnewid o sŵn cerrynt hefyd yn fawr iawn. Felly, er mwyn optimeiddio ar gyfer sŵn gwell, mae sŵn y cyflenwad pŵer (gan gynnwys gwrthiant mewnol) hefyd yn gyfeiriad allweddol ar gyfer optimeiddio. Nid yw dwysedd sbectrol sŵn cerrynt yn newid gydag amrywiadau amledd chwaith. Felly, ar ôl cael ei fwyhau gan y gylched, mae, fel cerrynt tywyll y ffotodiod, yn ffurfio sŵn ergyd y ffotosynhwyrydd yn gynhwysfawr.

4. Gellir cyfrifo sŵn thermol y rhwydwaith gwrthiant ar gyfer yr enillion (ffactor ymhelaethu) o'r gylched mwyhadur gweithredol gan ddefnyddio'r fformiwla ganlynol:

Yn eu plith:

k: Cysonyn Boltzmann (1.38 × 10-23J/K)

T: Tymheredd Absoliwt (K)

R: Mae sŵn thermol gwrthiant (ohms) yn gysylltiedig â thymheredd a gwerth gwrthiant, ac mae ei sbectrwm yn wastad. Gellir gweld o'r fformiwla po fwyaf yw gwerth gwrthiant yr enillion, y mwyaf yw'r sŵn thermol. Po fwyaf yw'r lled band, y mwyaf fydd y sŵn thermol hefyd. Felly, er mwyn sicrhau bod y gwerth gwrthiant a'r gwerth lled band yn bodloni'r gofynion enillion a'r gofynion lled band, ac yn y pen draw hefyd yn galw am gymhareb sŵn isel neu gymhareb signal-i-sŵn uchel, mae angen ystyried a gwerthuso'r dewis o wrthyddion enillion yn ofalus yn seiliedig ar ofynion gwirioneddol y prosiect i gyflawni'r gymhareb signal-i-sŵn ddelfrydol ar gyfer y system.

Crynodeb

Mae technoleg gwella sŵn yn chwarae rhan sylweddol wrth wella perfformiad ffotosynhwyryddion a dyfeisiau electronig. Mae cywirdeb uchel yn golygu sŵn isel. Wrth i dechnoleg fynnu cywirdeb uwch, mae'r gofynion ar gyfer sŵn, cymhareb signal-i-sŵn, a phŵer sŵn cyfatebol ffotosynhwyryddion hefyd yn mynd yn uwch ac uwch.