Kohinan ominaisuuksia

Samankaltaiset tiedostot
Kohinan ominaisuuksia

S Elektroniset mittaukset ja elektroniikan häiriökysymykset 2 ov. Kurssin aihealue

Petri Kärhä 04/02/04. Luento 2: Kohina mittauksissa

S Elektroniset mittaukset ja elektroniikan häiriökysymykset. 2 ov

R = Ω. Jännite R:n yli suhteessa sisäänmenojännitteeseen on tällöin jännitteenjako = 1

Ongelmia mittauksissa Ulkoiset häiriöt

Analogiapiirit III. Keskiviikko , klo , TS127. Jatkuva-aikaiset IC-suodattimet ja PLL-rakenteet

z = Amplitudi = itseisarvo ja vaihe = argumentti (arg). arg Piirretään vielä amplitudi- ja vaihespektri:

Mittalaitetekniikka. NYMTES13 Vaihtosähköpiirit Jussi Hurri syksy 2014

S SÄHKÖTEKNIIKKA Kimmo Silvonen

KOHINA LÄMPÖKOHINA VIRTAKOHINA. N = Noise ( Kohina )

Käytännön radiotekniikkaa: Epälineaarinen komponentti ja signaalien siirtely taajuusalueessa (+ laboratoriotyön 2 esittely)

Sinin muotoinen signaali

Menetelmiä signaali/kohina-suhteen parantamiseksi

S SÄHKÖTEKNIIKKA Kimmo Silvonen

Kohina. Mittaustekniikan perusteet / luento 8. Kohina. Kohina. Kohinan mittaaminen

S SÄHKÖTEKNIIKKA JA ELEKTRONIIKKA

1. a) Piiri sisältää vain resistiivisiä komponentteja, joten jännitteenjaon tulos on riippumaton taajuudesta.

ELEC C4210 SÄHKÖTEKNIIKKA JA ELEKTRONIIKKA Kimmo Silvonen

4.3 Signaalin autokorrelaatio

763101P FYSIIKAN MATEMATIIKKAA Kertaustehtäviä 1. välikokeeseen, sl 2008

a) I f I d Eri kohinavirtakomponentit vahvistimen otossa (esim.

FYSP105/2 VAIHTOVIRTAKOMPONENTIT. 1 Johdanto. 2 Teoreettista taustaa

FYSP105/2 VAIHTOVIRTAKOMPONENTIT. 1 Johdanto

KANTATAAJUINEN BINÄÄRINEN SIIRTOJÄRJESTELMÄ AWGN-KANAVASSA

Menetelmiä signaali/kohina-suhteen parantamiseksi. Vahvistinten epäideaalisuudet

C 2. + U in C 1. (3 pistettä) ja jännite U C (t), kun kytkin suljetaan ajanhetkellä t = 0 (4 pistettä). Komponenttiarvot ovat

Signaalien datamuunnokset. Digitaalitekniikan edut

Signaalien datamuunnokset

ELEC C4210 SÄHKÖTEKNIIKKA JA ELEKTRONIIKKA

Helsinki University of Technology

OPERAATIOVAHVISTIN. Oulun seudun ammattikorkeakoulu Tekniikan yksikkö. Elektroniikan laboratoriotyö. Työryhmä Selostuksen kirjoitti

S SÄHKÖTEKNIIKKA JA ELEKTRONIIKKA

S SÄHKÖTEKNIIKKA JA ELEKTRONIIKKA

Sähkömagneettiset häiriöt. Mittaustekniikan perusteet / luento 9. Sähkömagneettiset häiriöt. Sähkömagneettiset häiriöt

Jakso 10. Tasavirrat. Tasaantumisilmiöt. Vaihtovirrat. Sarja- ja lineaaripiirit. Maxwellin yhtälöt. (Kuuluu kurssiin Sähkömagnetismi, LuTK)

Harjoitus 1. Tehtävä 1. Malliratkaisut. f(t) = e (t α) cos(ω 0 t + β) L[f(t)] = f(t)e st dt = e st t+α cos(ω 0 t + β)dt.

Tehtävä 1. TEL-1360 Sähkömoottorikäytöt Laskuharjoitus 4/2011


Kohina. Kohina. Mittaustekniikan perusteet / luento 8. Kohina. Kohinan mittaaminen

Ongelmia mittauksissa Ulkoiset häiriöt

j = I A = 108 A m 2. (1) u kg m m 3, (2) v =

Jakso 15. Vaihtovirrat. Sarja- ja lineaaripiirit. Maxwellin yhtälöt

ELEC C4210 SÄHKÖTEKNIIKKA JA ELEKTRONIIKKA Kimmo Silvonen

S SÄHKÖTEKNIIKKA JA ELEKTRONIIKKA Aalto-yliopisto, sähkötekniikan korkeakoulu

1 f o. RC OSKILLAATTORIT ja PASSIIVISET SUODATTIMET. U r = I. t τ. t τ. 1 f O. KAJAANIN AMMATTIKORKEAKOULU Tekniikan ja liikenteen ala

LOPPURAPORTTI Lämpötilahälytin Hans Baumgartner xxxxxxx nimi nimi

Taitaja2004/Elektroniikka Semifinaali

S Signaalit ja järjestelmät

ELEKTRONIIKAN PERUSTEET T700504

LABORATORIOTYÖ 2 A/D-MUUNNOS

5$32577, 1 (8) Kokeen aikana vaihteisto sijaitsi tasalämpöisessä hallissa.

Aineopintojen laboratoriotyöt I. Ominaiskäyrät

Analogiapiirit III. Keskiviikko , klo , TS128. Operaatiovahvistinrakenteet

Signaalit ja järjestelmät aika- ja taajuusalueissa

S SÄHKÖTEKNIIKKA JA ELEKTRONIIKKA

Johdatus vaihtosähköön, sinimuotoiset suureet. DEE Piirianalyysi Risto Mikkonen

Spektri- ja signaalianalysaattorit

Kuva 1. Ohmin lain kytkentäkaavio. DC; 0 6 V.

S SÄHKÖTEKNIIKKA JA ELEKTRONIIKKA Aalto-yliopisto, sähkötekniikan korkeakoulu

MITTALAITTEIDEN OMINAISUUKSIA ja RAJOITUKSIA

MITTAUSTEKNIIKAN LABORATORIOTYÖOHJE TYÖ 4. LÄMPÖTILA ja PAINELÄHETTIMEN KALIBROINTI FLUKE 702 PROSESSIKALIBRAATTORILLA

S SÄHKÖTEKNIIKKA JA ELEKTRONIIKKA

Tietoliikennesignaalit & spektri

Vastksen ja diodin virta-jännite-ominaiskäyrät sekä valodiodi

Kondensaattorin läpi kulkeva virta saadaan derivoimalla yhtälöä (2), jolloin saadaan

S , Fysiikka IV (Sf), 2 VK

2. kierros. 2. Lähipäivä

S SÄHKÖTEKNIIKKA Kimmo Silvonen

SÄHKÖENERGIATEKNIIIKKA. Harjoitus - luento 6. Tehtävä 1.

a) Määritä signaalin x[n] varianssi (keskimääräinen teho) σ x c) Määritä signaalikvantisointikohinasuhde SQNR, kun tiedetään, että

W Hz. kohinageneraattori. H(f) W Hz. W Hz. ELEC-A7200 Signaalit ja järjestelmät Laskuharjoitukset. LASKUHARJOITUS 5 Sivu 1/7

Push-Pull hakkurin suunnittelu ja mitoitus:

LABORATORIOTYÖ 2 A/D-MUUNNOS

Luento 2: Kohina mittausjärjestelmässä

ELEC-C1230 Säätötekniikka 10. laskuharjoitus Taajuustason tekniikat: Boden ja Nyquistin diagrammit, kompensaattorien suunnittelu

HEIJASTUMINEN JA TAITTUMINEN

OPERAATIOVAHVISTIMET 2. Operaatiovahvistimen ominaisuuksia

A. SMD-kytkennän kokoaminen ja mittaaminen

Pinces AC-virtapihti ampèremetriques pour courant AC

SATE2010 Dynaaminen kenttäteoria syksy /6 Laskuharjoitus 6 / Siirtojohdot ja transientit häviöttömissä siirtojohdoissa

TESTI & MITTALAITTEET

4. Putkivirtaus 4. PUTKIVIRTAUS. 4.1 Virtauslajit ja Reynoldsin luku. 4.2 Putkivirtauksen häviöt

Kotitehtävät 1-6: Vastauksia

Fluke 170 -sarjan digitaaliset True-RMS-yleismittarit

Elektroniikan perusteet, Radioamatööritutkintokoulutus

N:o Liite 1. Staattisen magneettikentän (0 Hz) vuontiheyden suositusarvo.

3 10 ei ole rationaaliluku.

Elektroniikan perusteet, Radioamatööritutkintokoulutus

1 Kohina. 2 Kohinalähteet. 2.1 Raekohina. 2.2 Terminen kohina

S SÄHKÖTEKNIIKKA JA ELEKTRONIIKKA

1 PID-taajuusvastesuunnittelun esimerkki

Ch4 NMR Spectrometer

S SÄHKÖTEKNIIKKA JA ELEKTRONIIKKA

RATKAISUT: 22. Vaihtovirtapiiri ja resonanssi

dx = d dψ dx ) + eikx (ik du u + 2ike e ikx u i ike ikx u + e udx

Lämmönsiirto (ei tenttialuetta)

20 Kollektorivirta kun V 1 = 15V Transistorin virtavahvistus Transistorin ominaiskayrasto Toimintasuora ja -piste 10

RAIDETESTERIN KÄYTTÖOHJE

Energian säilymislain perusteella elektronin rekyylienergia on fotnien energioiden erotus: (1)

Transkriptio:

Kohia mittauksissa Kohia omiaisuuksia Kohiamkaismit Trmi kohia Rakohia 1/f kohia (Kvatisoitikohia) Kohia käsittly Kohialähtid yhtisvaikutus Kohiakaistalvys Sigaali-kohia suhd Kohialuku Kohialämpötila 1 Kohia omiaisuuksia Kohia o täysi satuai sigaali - Eri taajuuskompotilla o satuai taajuus ja vaih - Htkllistä amplitudia i voida ustaa 1 = T T Kohia aikakskiarvo o olla: ( t) lim ( t) dt = 0 Kohia variassi: δ = Ψ(0) = ( t) ( t + τ ) Variassi liöjuuri (hajota) o kohia thollisarvo (rms-arvo) τ = 0 = ( t) = lim T 1 T T 0 T 0 ( t) dt

Kohia omiaisuuksia Kohia spktri thotihys S(f) kuvaa kohiatho jakautumista taajuudssa (yksikkö [V /Hz] tai [A /Hz]) jπ ft S( f) = = Ψ (0) dt f Thotihys δ = 0 S( f ) df Thollisarvo Valkoi kohia tasai thospktri 3 Kohiamkaismit Päätyypit Trmi kohia (valkoista kohiaa) Rakohia (valkoista kohiaa) 1/f -kohia 4

Trmi kohia Trmi kohia o lämpötila aihuttamaa varaukskuljttaji satuaisliikttä johtssa Kutsutaa kksijöidsä mukaa myös Johsoi tai Nyquisti kohiaksi Sytyy rsistiivisissä kompotissa, rityissti vastuksissa Myös kapasitassi rsistiivist ja dilktrist häviöt, skä iduktassi rsistiivist ja pyörrvirtoj aihuttamat häviöt aihuttavat pitä trmistä kohiaa Trmi kohia määrää rsistiivis kompoti piimmä kohiataso. 5 Trmi kohia... Kohiajäitt spktri thotihys S ( f ) = 4kTR [V /Hz] Kohiajäitt thollisarvo (rms) = 4kTRB [V] k = Boltzmai vakio (1.38 x 10-3 J/K) T = absoluutti lämpötila (K) B = kohiakaista lvys (Hz) R = rsistassi (Ω) Suuruusluokka: 1 kω, 1 Hz -> 4V rms 1 kω, 10 khz -> 0.4 µvrms 6

Trmis kohia malli Kytkttyj rsistassi kohia o vrraolli muodostuva kvivalttivastuks arvoo 7 Trmis kohia miimoiti = 4kTRB B, - taajuuskaista (mittauskaista) pitämi T, - jäähdyttämi R, - ylissti häviöid pitämi, impdassisovitukst - käyttää piiä rsistassja (kuormitus otttava huomioo) - käyttää rsistassi sijasta kapasitiivisia ja/tai iduktiivisia kompottja, jos mahdollista 8

Rakohia (shot ois) Diodissa, trasistorissa, ja lktroiputkissa siityy virtakohiamkaismi, jota kutsutaa rakohiaksi. Rakohia liittyy virrakulkuu pottiaalivalli yli. Virra kulku i ol jatkuvaluotista, vaa tapahtuu yksittäist virrakuljttaji (lktroit ja aukot) summasta. Tällai pottiaalivalli o sim. kaikki puolijohdkompotti p-rajapialla. 9 Rakohia (shot ois) Rakohia thotihys: S ( f ) = qi DC [A /Hz] Rakohiavirta: I = qi B [A] s DC q = lktroi varaus (1.60 10-19 C) I DC = DC-virta (A) B = kohiakaista lvys (Hz) 10

Rakohia miimoiti I = qib virra miimoiti, kuha s i piä sigaalia taajuuskaista pitämi välttää kompottja jotka tuottavat rakohiaa: diodit bipolaaritrasistorit, iid sijasta FET-trasistorita 11 Valkoi kohia aikatasossa 1

Valkoi kohia taajuustasossa 13 1/f - kohia (flickr ois, cotact ois, low-frqucy ois) 1/f - kohia thospktri i ol tasai, vaa kohia taso kasvaa taajuud pityssä. Thotihys oudattaa muotoa S(f) = K/f α, α = 0.8-1.4 1/f - kohia i varsiaissti ol yksittäi kohiamkaismi, vaa sisältää usita ri sytymkaismja. Kaikkia sytymkaismja i vilä tuta. Ilm sim. Opraatiovahvistit bias-jäittid ryömimisä 14

1/f - kohia (flickr ois, cotact ois, low-frqucy ois) Esitttyjä sytymkaismja: Graatio-rkombiaatio mkaismi puolijohtissa Virra kulku pähomogisssa johtssa (massavastukst), kohia thotihys vrraolli virtaa 1/f - kohiall (α = 1) o omiaista, ttä kohiatho o sama jokaista taajuusdkadia kohti: sim. 10-100 Hz tai 1000-10000 Hz. 15 1/f - kohia aikatasossa 16

1/f - kohia taajuustasossa 17 1/f - kohia miimoiti Kskiarvoistus i juurikaa auta. Viimisi lukma o paras Siirrtää mittaus suurmmill taajuuksill sim. moduloimalla Kompotti valita: Mtallikalvovastuksilla pimpi 1/f kohiakui massa/hiilivastuksilla JFETillä pimpi kui MOSFETillä Choppr-stabiloidut opraatiovahvistimt Hyvät liitoskotaktit 18

Kohialähtid yhtisvaikutus Kohialähtid yhtisvaikutus saadaa summaamalla liöllissti. Kohiajäit- ja kohiavirtalähtt, joid graatioprosssit ovat itsäisiä, ivät korrloi kskää. Korrloimattomill kohialähtill: = (, tot =,1 + Mikäli kohialähtillä o korrlaatiota (harviaista): tot + ) =, +,,1,,1,,1, γ= korrlaatiokrroi, -1..0..1 + γ 19 Kohiakaistalvys B = A 1 0 0 A( f ) df A(f) = jäitvahvistus A 0 = maksimivahvistus 0

Sigaali-kohia - suhd (SNR tai S/N) Sigaali-kohia suhd = kohiattoma sigaali tho Ps ja kohiatho P suhd S SNR = = N Ps P Voidaa sittää myös thollisarvoj suhta Dsibliä: Ps Vs SNR = 10 log10( ) = 0 log10( ) P V 1 Kohialuku Kohialuku F kuvaa kuika paljo jäjstlmä hiktää sigaalikohia suhdtta. F = SNR SNR i out = P P s, i, i P P, out s, out Käytäössä F>1 Dsibliä : NF = 10 log10( F)

(Kohialämpötila) Kohialämpötila (T ) kuvaa vahvistim aihuttamaa lisäkohiaa lähdkohiaa (samoi kui kohialuku). Ilmais vahvistim kohia lähdrsistassi (R S ) lisäkohiaa. Kohialämpötila: T =T 0 (F-1) 3 Krtaus Trmistä kohiaa sytyy kaikissa häviöllisissä kompotissa. = 4kTRB [V] Rakohiaa sytyy ku virtaa kuljttavat yksittäist varaukskuljttajat mm. p-liitokssa. I = qib [A] Korrloimattomi kohialähtid yhtisvaikutus:, tot =,1 +, 4