مسائل کو ختم کرنے کے لئے ہمارے آلے کو آزمائیں

آپریٹنگ سسٹم کو منتخب کریں پروجیکشن کا پروگرام منتخب کریں (اختیاری)

اپنے مسئلے کی وضاحت کریں

ایک op-amp میں شور کے مختلف ذرائع ہیں ( آپریشنل یمپلیفائر ) لیکن شور کا سب سے پراسرار ذریعہ ٹمٹماہٹ کا شور ہے۔ یہ کنڈکشن لین کے اندر بے قاعدگیوں کی وجہ سے ہوتا ہے اور ٹرانزسٹروں میں تعصب کرنٹ کی وجہ سے شور ہوتا ہے۔ یہ شور تعدد کے ذریعے الٹا بڑھاتا ہے، اس طرح اسے اکثر 1/f شور کہا جاتا ہے۔ یہ شور اب بھی اعلی تعدد پر موجود ہے۔ تاہم اوپ-امپ میں شور کے دیگر ذرائع 1/f شور اثرات کی مخالفت کرتے ہوئے کنٹرول کرنا شروع کر دیتے ہیں۔ یہ شور تمام الیکٹرانکس جیسے آپریشنل کو متاثر کرے گا۔ یمپلیفائر لیکن، اس شور کا ذریعہ کم تعدد ڈیٹا کے حصول کے نظام کے اندر حدود نہیں رکھتا ہے۔ کم آفسیٹ ڈرفٹ اور کم ابتدائی آفسیٹ جیسی بہترین ڈی سی پرفارمنس فراہم کرنے کے لیے، زیرو ڈرفٹ ایمپلیفائر میں فلکر شور کو ختم کرنے کا اضافی فائدہ بھی ہوتا ہے، جو کم فریکوئنسی ایپلی کیشنز کے لیے بہت اہم ہے۔ یہ مضمون ایک جائزہ پر بحث کرتا ہے۔ ٹمٹماہٹ کا شور - کام کرنا اور اس کی ایپلی کیشنز۔

فلکر شور / فلکر شور کی تعریف کیا ہے؟

فلکر شور یا 1/f شور ایک قسم کا الیکٹرانک شور ہے جو تقریباً تمام الیکٹرانک آلات میں ہوتا ہے اور مختلف دیگر اثرات کے ساتھ آسکتا ہے جیسے کہ کنڈکٹیو چینل کے اندر موجود نجاست، بیس کرنٹ کی وجہ سے ٹرانزسٹر کے اندر جنریشن اور دوبارہ پیدا ہونے والا شور۔ اس شور کو اکثر گلابی شور یا 1/f شور کہا جاتا ہے۔ یہ شور بنیادی طور پر تمام الیکٹرانک آلات میں ہوتا ہے اور اس کی مختلف وجوہات ہوتی ہیں حالانکہ یہ عام طور پر براہ راست کرنٹ کے بہاؤ سے متعلق ہوتے ہیں۔ یہ بہت سے الیکٹرانک شعبوں میں اہم ہے اور یہ RF ذرائع کے طور پر استعمال ہونے والے oscillators میں اہم ہے۔

اس شور کو کم تعدد شور کے نام سے بھی جانا جاتا ہے کیونکہ جب فریکوئنسی بڑھائی جائے گی تو اس شور کی پاور سپیکٹرل کثافت بڑھ جائے گی۔ اس شور کو عام طور پر چند KHz سے نیچے دیکھا جا سکتا ہے۔ فلکر شور کی بینڈوتھ 10 MHz سے 10 Hz تک ہوتی ہے۔

فلکر شور مساوات

فلکر شور تقریبا تمام الیکٹرانک اجزاء میں ہوتا ہے۔ تو اس شور کا تذکرہ سیمی کنڈکٹر ڈیوائسز جیسے ٹرانجسٹرز اور خاص طور پر ہوتا ہے۔ MOSFET آلات اس شور کا اظہار کیا جا سکتا ہے۔

S(f) = K/f

فلکر شور ورکنگ اصول

فلکر شور تھرمل شور کی سطح سے اوپر مجموعی شور کی سطح کو بڑھا کر کام کرتا ہے، جو تمام ریزسٹرس میں موجود ہوتا ہے۔ یہ شور صرف موٹی فلم میں پایا جاتا ہے کاربن کمپوزیشن ریزسٹرس جہاں کہیں بھی اسے زیادہ شور کے نام سے جانا جاتا ہے، اس کے برعکس، وائر واؤنڈ ریزسٹرس میں کم از کم ٹمٹماہٹ شور ہوتا ہے۔

یہ شور چارج کیریئرز کی وجہ سے ہو سکتا ہے جو دو مواد کے انٹرفیس کے درمیان تصادفی طور پر پھنسے ہوئے اور چھوڑے جاتے ہیں۔ اس طرح یہ رجحان عام طور پر ان سیمی کنڈکٹرز میں ہوتا ہے جو برقی سگنلز کو ریکارڈ کرنے کے لیے انسٹرومینٹیشن ایمپلیفائر میں استعمال ہوتے ہیں۔

یہ شور تعدد کے مخالف کے متناسب ہے۔ بہت سے ایپلی کیشنز جیسے RF آسکیلیٹرس میں، بہت سے ایسے علاقے ہیں جہاں شور کا غلبہ ہے اور دوسرے علاقے جہاں بھی شاٹ نوائز اور تھرمل شور جیسے ذرائع سے سفید شور غلبہ رکھتا ہے۔ عام طور پر، کم تعدد پر یہ شور ایک مناسب طریقے سے ڈیزائن کردہ نظام پر حاوی ہوتا ہے۔

1/F شور کو ختم کرنا

عام طور پر، کاٹنا یا ہیلی کاپٹر استحکام تکنیک کا استعمال ایمپلیفائر کے آفسیٹ وولٹیج کو کم کرنے کے لیے کیا جاتا ہے۔ لیکن، چونکہ ٹمٹماہٹ شور DC کم تعدد شور کے قریب ہوتا ہے، اس لیے اس تکنیک کا استعمال کرکے اسے بھی مؤثر طریقے سے کم کیا جاتا ہے۔ یہ تکنیک صرف i/p مرحلے پر i/p سگنلز کو کاٹ کر یا بدل کر کام کرتی ہے اور اس کے بعد دوبارہ o/p مرحلے پر سگنلز کو کاٹ کر کام کرتی ہے۔ تو یہ برابر ہے۔ ماڈیولیشن مربع لہر کے ساتھ۔

فلکر شور کے لیے ADA4522-2 بلاک ڈایاگرام

مندرجہ بالا ADA4522 بلاک ڈایاگرام میں، i/p سگنل کو آسانی سے CHOP پر کاٹنے کی فریکوئنسی میں ماڈیول کیا جا سکتا ہے۔_میں مرحلہ CHOP پر i/p سگنل_باہر اسٹیج کو مطابقت پذیری سے اس کی ابتدائی فریکوئنسی پر واپس ڈیموڈیول کیا جاتا ہے اور ایک ہی وقت میں، ایمپلیفائر i/p اسٹیج کے فلکر شور اور آفسیٹ کو آسانی سے کاٹنے والی فریکوئنسی میں ماڈیول کیا جاتا ہے۔

اصل آفسیٹ وولٹیج کو کم کرنے کے علاوہ، آفسیٹ اور کامن موڈ وولٹیج کے اندر تبدیلی کم ہوتی ہے، جو بہت اچھی DC لکیری اور اعلی CMRR (کامن موڈ ریجیکشن ریشو) فراہم کرتا ہے۔ کاٹنا آفسیٹ وولٹیج کے بڑھے ہوئے اور درجہ حرارت کو بھی کم کرتا ہے، اس وجہ سے، ایمپلیفائر جو کاپنگ کا استعمال کرتا ہے اسے اکثر زیرو ڈرفٹ ایمپلیفائر کہا جاتا ہے۔ یہاں، ایک اہم چیز جس پر ہمیں غور کرنے کی ضرورت ہے وہ یہ ہے کہ، زیرو ڈرفٹ ایمپلیفائر صرف ایمپلیفائر کے فلکر شور کو دور کرتے ہیں۔ مختلف ذرائع جیسے سینسر سے کوئی بھی ہلچل مچانے والا شور بغیر تبدیلی کے گزر جائے گا۔

کاٹنے کے لیے استعمال ہونے والا ٹریڈ آف یہ ہے کہ یہ نمونے کو آؤٹ پٹ میں تبدیل کرتا ہے اور ان پٹ تعصب کرنٹ کو بڑھاتا ہے۔ ایمپلیفائر آؤٹ پٹ پر، آسیلوسکوپ پر دیکھے جانے کے بعد لہریں اور خرابیاں نظر آتی ہیں اور جب اسپیکٹرم اینالائزر کے ساتھ دیکھا جائے تو شور کی سپیکٹرل کثافت میں شور کے اسپائکس نظر آتے ہیں۔ اینالاگ ڈیوائسز سے، جدید ترین زیرو ڈرفٹ ایمپلیفائرز جیسے ADA4522 زیرو ڈرفٹ ایمپلیفائر فیملی ایک پیٹنٹ شدہ آفسیٹ اور ایک ریپل کریکشن لوپ سرکٹ کو سوئچنگ آرٹفیکٹس کو کم کرنے کے لیے استعمال کرتی ہے۔

ADCs کے لیے بھی کاٹنا استعمال کیا جاتا ہے آلہ سازی یمپلیفائر . AD8237 حقیقی ریل ٹو ریل، AD7124-4 کم شور اور کم طاقت، زیرو ڈرفٹ انسٹرومینٹیشن ایمپلیفائر، 24-bit Σ-Δ ADC، 32-bit Σ-Δ ADC جیسے مختلف آلات میں اس شور کو ختم کرنے کے لیے کاپنگ کا استعمال کیا جاتا ہے۔ ، AD7177-2 انتہائی کم شور، وغیرہ۔

مربع لہر ماڈیولیشن کے استعمال کی ایک اہم خرابی یہ ہے کہ ان لہروں میں مختلف ہارمونکس ہوتے ہیں۔ لہذا، ہر ہارمونک پر شور کو ڈی سی بیک میں ڈیموڈیول کیا جائے گا۔ اس کے بجائے، اگر ہم سائن ویو ماڈیولیشن کا استعمال کرتے ہیں، تو یہ شور کے لیے بہت کم خطرہ ہے اور بڑے شور میں انتہائی چھوٹے سگنلز کو بہتر بنا سکتا ہے بصورت دیگر مداخلت کی موجودگی۔ لہذا یہ نقطہ نظر لاک ان ایمپلیفائر کے ذریعے استعمال کیا جاتا ہے۔

تھرمل شور اور فلکر شور کے درمیان فرق

تھرمل شور اور فلکر شور کے درمیان فرق ذیل میں زیر بحث ہے۔

تھرمل شور	فلکر شور
توازن پر برقی موصل میں الیکٹرانوں کے تھرمل ایجیٹیشن سے جو شور پیدا ہوتا ہے اسے تھرمل شور کہا جاتا ہے۔	شور جو دو مواد کے انٹرفیس کے درمیان تصادفی طور پر پھنسے اور جاری ہونے والے چارج کیریئرز کی وجہ سے ہوتا ہے اسے فلکر شور کہا جاتا ہے۔
اس شور کو Johnson noise، Nyquist noise، یا Johnson-Nyquist noise کے نام سے بھی جانا جاتا ہے۔	اس شور کو 1/f شور کے نام سے بھی جانا جاتا ہے۔
تھرمل شور ہمیشہ اس وقت ہوتا ہے جب کرنٹ پورے ریزسٹر میں بہتا ہے۔	یہ شور عام طور پر سیمی کنڈکٹرز میں ہوتا ہے جو مختلف الیکٹریکل سگنلز کو ریکارڈ کرنے کے لیے انسٹرومینٹیشن ایمپلیفائر میں استعمال ہوتے ہیں۔
تھرمل شور کی شدت کو کم پرجیوی مزاحمتی اجزاء سے کم کیا جائے گا۔	اس شور کی شدت کو ایک ہیلی کاپٹر یا ہیلی کاپٹر اسٹیبلائزیشن کے طریقہ کار کے ذریعے کم کیا جائے گا، جہاں کہیں بھی ایمپلیفائر کے آفسیٹ وولٹیج کو کم کیا جائے گا۔
مکمل SAR امیج میں بیک سکیٹر سگنل کو نارمل بنا کر تھرمل شور کو دور کیا جا سکتا ہے، جو SAR ڈیٹا کے مقداری اور کوالٹیٹو استعمال کے لیے ضروری ہے۔	اس شور کو مختلف تکنیکوں جیسے ac excitation اور chopping سے دور کیا جا سکتا ہے۔

MOSFET میں فلکر شور کیا ہے؟

MOSFETs میں GHz رینج کی طرح کٹ آف فریکوئنسی (fc) زیادہ ہوتی ہے۔ بی جے ٹیز & JFETs میں کم کٹ آف فریکوئنسی ہوتی ہے جیسے 1 kHz۔ عام طور پر، کم تعدد پر JFETs BJTs کے مقابلے میں زیادہ شور کی نمائش کرتے ہیں اور ان میں کئی kHz کی طرح زیادہ 'fc' ہو سکتا ہے اور ٹمٹماہٹ شور کے لیے ترجیح نہیں دی جاتی ہے۔

فائدے اور نقصانات

دی ٹمٹماہٹ شور کے فوائد مندرجہ ذیل شامل ہیں.

یہ ایک کم فریکوئنسی شور ہے لہذا، اگر فریکوئنسی بڑھ جاتی ہے تو یہ شور کم ہو جائے گا۔
یہ سیمی کنڈکٹر آلات کے اندر ایک موروثی شور ہے جو آلات کی تیاری کے طریقہ کار اور طبیعیات سے متعلق ہے۔
اثرات عام طور پر الیکٹرانک اجزاء کے اندر کم تعدد پر دیکھے جاتے ہیں۔

دی ٹمٹماہٹ شور کے نقصانات مندرجہ ذیل شامل ہیں.

کسی بھی درست ڈی سی سگنل چین میں، یہ شور کارکردگی کو محدود کر سکتا ہے۔
تمام قسم کے مزاحموں میں شور کی مجموعی سطح کو تھرمل شور کی سطح پر بڑھایا جا سکتا ہے۔
یہ تعدد پر منحصر ہے۔

درخواستیں

دی فلکر شور کی ایپلی کیشنز e میں درج ذیل شامل ہیں۔

یہ شور کچھ غیر فعال آلات اور تمام فعال الیکٹرانک اجزاء میں پایا جاتا ہے۔
یہ رجحان عام طور پر سیمی کنڈکٹرز کے اندر ہوتا ہے جو بنیادی طور پر انسٹرومینٹیشن ایمپلیفائر میں برقی سگنلز کو ریکارڈ کرنے کے لیے استعمال ہوتے ہیں۔
BJTs میں یہ شور آلہ کی وسعت پذیر حدود کا تعین کرتا ہے۔
یہ شور کاربن کمپوزیشن ریزسٹرس میں ہوتا ہے۔
عام طور پر، یہ شور فعال آلات میں ہوتا ہے کیونکہ چارج بے ترتیب رویہ رکھتا ہے۔

س)۔ فلکر شور کو گلابی کیوں سمجھا جاتا ہے؟

گلابی شور کو ٹمٹماہٹ شور بھی کہا جاتا ہے کیونکہ اس کی سپیکٹرل پاور کثافت 3 ڈی بی فی آکٹیو کم ہوتی ہے۔ لہذا، گلابی شور بینڈ کی طاقت تعدد کے الٹا متناسب ہے۔ جب تعدد زیادہ ہے، تو طاقت کم ہے.

س) میں فلکرنگ نوائس سے کیسے چھٹکارا پا سکتا ہوں؟

اس شور کو ایک ہیلی کاپٹر اسٹیبلائزیشن تکنیک کے ذریعے مؤثر طریقے سے کم کیا جا سکتا ہے جہاں ایمپلیفائر کے آفسیٹ وولٹیج کو کم کیا جاتا ہے۔

“بس بار کس کے لیے استعمال ہوتا ہے ”

س)۔ فلکر شور کی پیمائش کیسے کی جاتی ہے؟

کرنٹ یا وولٹیج میں فلکر شور کی پیمائش اسی طرح دیگر قسم کے شور کی پیمائش کی طرح کی جا سکتی ہے۔ سیمپلنگ سپیکٹرم تجزیہ کرنے والا آلہ شور سے ایک مقررہ وقت کا نمونہ لیتا ہے اور FFT الگورتھم کے ذریعے فوئیر ٹرانسفارم کا حساب لگاتا ہے۔ اس شور کو مکمل طور پر ماپنے کے لیے یہ آلات کم تعدد پر کام نہیں کرتے۔ لہذا، نمونے لینے کے آلات براڈ بینڈ ہیں اور ان کا شور زیادہ ہے۔ یہ ایک سے زیادہ نمونے کے نشانات کا استعمال کرکے اور ان کا اوسط لے کر شور کو کم کرسکتے ہیں۔ روایتی قسم کے سپیکٹرم تجزیہ کرنے والے آلات میں ان کے تنگ بینڈ کے حصول کی وجہ سے اب بھی اعلی SNR ہے۔

اس طرح، یہ ہے ٹمٹماہٹ کے شور کا ایک جائزہ - ایپلی کیشنز کے ساتھ کام کرنا۔ ٹمٹماہٹ شور کی خصوصیات ہیں؛ یہ شور اس وقت بڑھتا ہے جب فریکوئنسی کم ہوتی ہے، یہ شور الیکٹرانک آلات کے اندر موجود ڈی سی کرنٹ سے منسلک ہوتا ہے اور اس میں ہر آکٹیو میں یکساں پاور کا مواد شامل ہوتا ہے۔ یہاں آپ کے لئے ایک سوال ہے، سفید شور کیا ہے؟