Mttautkka prutt / luto 8 Koha Koha mttaam Kohaa lttyvää trmologaa Kohatyypt Mttauvahvt Kohalla tarkottaa lktroa järjtlmää potaaa fluktuaatota, joka ahutuu jok latt, kompot ta matraal fykata Ku mtataa pä gaalja, mttauk alaraja (pmmä mtattava gaal) määrää ummt järjtlmä koha. Tärkmmät kohatyypt: valko koha, 1/f-koha Koha Kuva: Ramo Slvo Koha Koha o atuamuuttuja, jota vodaa kätllä tlatollt. Koha käyttäytymtä voda utaa kä tä voda potaa. Suuttlull ko vakututa vodaa kutk mmoda. T u( t) dt Kkarvo Hajota u σ N [ u( t) u ] dt [ u u ] Kkarvo o olla, mutta hajota ältää thoa. T T T 1 N Koha mttaam Koha thollarvo (hajota, RMS) ttyllä taajuukatalla (B) vodaa mtata m.: Okllokooplla, RMS-ylmttarlla, thomttarlla E pktrtä formaatota jakautumta r taajuukll Taajuuformaatota kohata aadaa mttaamalla pktraalyaattorlla Thothypktr pktraalthy (tho-, kohajätta kohavrtathy) ykkkökatalla (1 Hz). Thollarvo aadaa thothypktrtä tgromalla.
Koha mttaam Thyktä thoo ta RMS arvoh Koha thothy S(f) Thothyd ykköt: [W/Hz] (ta [V /Hz], [A /Hz]) b a P S f ) df Kohajätthy u (f) ta kohavrtathy (f) Ykköt: [V/Hz 1/ ]ta [A/Hz 1/ ] V rm b V u ( f ) df rm ( a Valko koha: S ( f ) S P S ( b a) b u df u ( b a) u a Valko koha: u ( f ) u b a Taajuuväl Taajuuväl Emrkk opraatovahvtmta Opraatovahvtmll pkataa umt jät- ja vrtakohathydt pr äämoa. Valkota kohata aadaa thollarvo krtomalla kohakatalvydllä Kohakatalvy Koakatalvy -3 db katata Aalyaattor päätökatall ta järjtlmä taajuukatall Kohakatalvy > roluutokatalvy Saadaa -3 db rajataajuudta krtomalla vakolla Vako rppuu taajuukata jyrkkyydtä B 1 A A ( f ) df -3 db Jo mttalatt ta vahvtjärjtlmä kata tutaa, aadaa kohakata krtomlla. Krro vodaa u myö approkmoda, jo hataa koha uuruuluokkaa
Koha mttaam Koha tytavat (yhtvto) Tho ta thollarvo avulla: Kohatho ta jätt thollarvo opvat kuvaamaa kohaa ttyllä katalla Thypktr avulla: Spktrtä thyttä vodaa käyttää tttää koha jakautumta r taajuukll Thothyd ykköt: [W/Hz, V /Hz ta A /Hz] Kohajätthy ta -vrtathy: [V/Hz 1/ ta A/Hz 1/ ] Thollarvo aadaa tgromalla thypktrtä Taajakautu valko koha tapauka tgrot kuttuu krtomk kohakatalvydllä B Kohattoma gaal tho P ja kohatho P uhd: P SNR 1log P [ db] ta gaal thollarvo V RMS ja koha thollarvo uhd: V RMS SNR log Koha ttäm Määrtlmä: gaal-kohauhd [ db] Kohamkamja: Trm koha Rakoha 1/f-koha Kvatotkoha Kohatyypt Kombaato-rkombaato -koha Koha trmä pätaapaoa. Avalach-koha (Zr-dodt). Trm koha Trm koha ahutuu varaukkuljttaj atuata opumuutokta: Varaukkuljttaj lk o lämpörga yyttämää Nopumuutokt ahutuvat törmäyktä värähtlvää kdhlaa Trmtä kohaa ytyy va rgaa lämmök muuttava kompota: lktroa latta rtvt kompott kohvat Trm koha määrää rtv kompot pmmä kohatao
Trm koha Trm koha vodaa ttää totaa rppumattom törmäyt ahuttam amalat pul jooa. Trm koha Puljoo yyttämä koha aaltomuoto x(t) o: a f ( t x ( t ) ) K: pul ampltud k k t k Pul muoto K: pul alkuhtk Tällö koha thothy vodaa ttää muodoa: Caro tormata: ν S x ( f ) a F( f Pul muodo F-muuo ) Koka pult ovat totaa rppumattoma, o pul väl aka Poo-jakautuut. Kkmäärä tototaajuu Kkmäärä ampltud lö Trm koha Erkotapau: Pul muoto o mpul mpuljoo thothy: ( f ) ν a (F ( ω) 1) Trmtä kohaa vodaa approkmoda mpuljoolla: Kkmäärä tototaajuu ν ja ampltud a vodaa laka tlatoll fyka avulla S u ( f ) 4kTR Kohatho o taat jakautuut r taajuukll, l kyä o. valko koha. Valko koha ampltud o Gaut jakautuut S x kbolzma vako, 1.381 1-3 J/K), Taboluutt lämpötla [K] Rrta Trm koha S u ( f ) 4kTR u 4kTBR Trm kohajätt Trm kohajätt thothy thollarvo kbolzma vako Taboluutt lämpötla [K] Rrta Bkatalvy
Trm koha Va lämpötla ja taajuukata vakuttavat vatukta aatavaa kohathoo. Rta uuruu vakuta. P av u /R4kTB kbolzma vako Taboluutt lämpötla [K] Bkatalvy Trm koha vo olla valkota äärttömll taajuukll, koka tällö tho ol äärtö. Varautkuljttaj lämpölkk ahuttam törmäyt väl aka rajottaa korkd taajuuk ytymtä. Käytäöä lktrot kytkät rajottavat kataa jo paljo matalammlla taajuuklla. Trm koha mmot Pudottaa lämpötlaa T: Kryotaatt, Trmoähköt jäähdyttmt Kavtaa kataa B: Alpäätöuodatu, katapäätöuodatu, kkarvotu Kohaovtu u 4kTBR Kuva: Kryog aboluuttradomtr upotttua tmä hlum Rakoha Rakohaa ytyy kompota, joa vrta t rllt varaut kuljttamaa (tulotum). Tällaa kompottja ovat mm. trator ja dod (PN-rajapta) kä tyhjöputkt. Myö rakoha vodaa ttää atuat ytyv amalat (m)pul jooa, joka thothy o: S x ( f ) ν a Nyt tototaajuu ν ja pul ampltud a vodaa laka hlpot: ν I dc /, a S ( f ) I x dc Rakoha Rakoha o myö valkota kohaa, joka ampltud o Gaut jakautuut. Korklla taajuuklla rakohaa rajottaa kulkuakavv. S ( f ) I dc Rakohavrra thothy alkvarau I dc DC-vrta B katalvy I rm I dc B Rakohavrra thollarvo
Rakoha mmot I rm Välttää PN-ltoka gaaltllä ( dodja) FET-tratorkytkät kohvat vähmmä ku BJTtratorkytkät (Hla läp m vrtaa) Pdtää vrrat I pä, mkäl vakuta gaal Kavtaa kataa B I dc B 1/f-koha Matallla taajuuklla tyvää kohaa, joka johtuu pääo varaut loukkutlota ja d purkautumta. 1/f-koha thothy o (lkma) käätä vrraoll taajuut: 1 α, α,5...1,5 f Vodaa havata mm. hlkalvovatuka ja MOSFETä, mutta mtallkalvovatuka 1/f-koha Emmä havato tyhjöputka (Joho 195) Schottky: yy lktro kuljtulmöä Kuva: J. B. Joho, Phy. Rv. 6 (195) 71. 1/f-koha Kkarvotttaa mttauka (ptkä tgrotaka matala taajuu) tul 1/f-koha määrääväk 1/f-koha väh kkarvotamalla, vaa pävato! Kkarvotu tuo mukaa matalampa taajuuka jolla koha kavaa. Vodaa mmoda modulomalla mttau korkammll taajuukll ja valtmalla vähäkohaa kompottja, m. mtallkalvovatukt, choppr-vahvtmt. Ykttä mttaupt 1/f-kohaa rajottaa kkarvotuaka.
Kkarvotu ja koha Mttauvahvt Mttauvahvt ja koha Kohaa o mm. vahvtma, atura... Vahvtu huootaa aa gaal-kohauhdtta Kohamall: Korrlomattomat kohalähtt ummautuvat löllt: K ( + + t mä R ) (Alla-vara) K Z R + Z Kohalähtd yhtvakutu Korrlomato koha ummautuu löllt: N 1 Elktro kytkä ulotulo koha arvodaa lakmalla kuk kohaläht ahuttama koha rk ja ummaamalla kohat löllt yht. Kohamall: Arvodaa järjtlmä kohakata B Korvataa vahvtmt d kohamalllla Korvataa rtvt kompott, kut vatukt ja rtvt aturt kohamalllla Ylä ollaa kotuta gaal/koha-uhtta Kohaa lttyvää trmologaa Kohaluku F Kuvaa vahvtm ahuttamaa läkohaa gaala. SNR I V Black box Sgaal-kohauhd äätuloa Määrtlmä: F Sgaal-kohauhd ulotuloa (9 K lämpötlaa) SNR O
Vahvtm ovttam SNR I SNR O V Black box SNR I V 4kTR K V SNR O K t Mt valta opva vahvt? Mmodaa kohaluku: Drvaata ollakohta R : uht: Kohaluvu mm: F M F SNR SNR 1+ kt t + R 1+ 4kTR R Opt I O