ضجيج (إلكترونيات)

عودة للموسوعة

ضجيج (إلكترونيات)

Analog display of random fluctuations in voltage in pink noise.

في مجال الإلكترونيات ، يعد "الضجيج" تشويشاً غير مرغوب فيه في إشارة كهربائية.:5 يختلف الضجيج الناتج عن الأجهزة الإلكترونية بشكل كبير حيث يتم إنتاجه من خلال الكثير من التأثيرات المتنوعة.

في نظم الاتصالات ، الضجيج هوخطأ أواضطراب عشوائي غير مرغوب فيه لإشارة المعلومات مفيدة . فالضجيج هوجمع للطاقة غير المرغوب فيها أوالمزعجة من المصادر الطبيعية وأحيانا من خلق الإنسان . ومع ذلك ، يتم تمييز الضجيج عادة عن التداخل ، على سبيل المثال في نسبة الإشارة إلى الضجيج ، [SNR) ، نسبة الإشارة إلى التداخل (SIR) وقياس الإشارة إلى الضجيج زائد نسبة التداخل (SNIR) . يتم تمييز الضجيج أيضًا بشكل نموذجي عن التشويه ، وهوتغيير منتظم غير مرغوب فيه لشكل موجة الإشارة بواسطة معدات الاتصالات ، على سبيل المثال في نسبة الإشارة إلى الضجيج والتشويه (SINAD) وقياس التوافقي الكلي تشويه زائد الضجيج (THD + N) .

على الرغم من حتى الضجيج غير مرغوب فيه عمومًا ، إلا أنه قد يخدم غرضًا مفيدًا في بعض التطبيقات ، مثل إنشاء رقم عشوائي أوالتردد أي الشلوك الغير حاسم dither.

أنواع الضجيج

يتم إنشاء أنواع مختلفة من الضجيج بواسطة أجهزة مختلفة وعمليات مختلفة. الضجيج الحراري لا يمكن تجنبه في درجة حرارة غير صفرية (انظر نظرية التأرجح التبديد) ، في حين تعتمد الأنواع الأخرى في الغالب على نوع الجهاز (مثل ضجيج الطلقات),الذي يحتاج إلى حاجز احتمالي منحدر) أوجودة التصنيع وخلل أنصاف النواقل ، مثل ترددات التوصيل ، بما في ذلك ضجيج 1 / f.


الضجيج الحراري

منطق رئيسي: ضجيج جونسون نايكويست

Johnson–Nyquist noise (sometimes thermal, Johnson or Nyquist noise) is unavoidable, and generated by the random thermal motion of charge carriers (usually electrons), inside an electrical conductor, which happens regardless of any applied voltage.

Thermal noise is approximately white, meaning that its power spectral density is nearly equal throughout the frequency spectrum. The amplitude of the signal has very nearly a Gaussian probability density function. A communication system affected by thermal noise is often modeled as an additive white Gaussian noise (AWGN) channel.

ضجيج الطلقات

منطق رئيسي: ضجيج الطلقات

Shot noise in electronic devices results from unavoidable random statistical fluctuations of the electric current when the charge carriers (such as electrons) traverse a gap. If electrons flow across a barrier, then they have discrete arrival times. Those discrete arrivals exhibit shot noise. Typically, the barrier in a diode is used. Shot noise is similar to the noise created by rain falling on a tin roof. The flow of rain may be relatively constant, but the individual raindrops arrive discretely.

The root-mean-square value of the shot noise current in is given by the Schottky formula.

where I is the DC current, q is the charge of an electron, and ΔB is the bandwidth in hertz. The Schottky formula assumes independent arrivals.

Vacuum tubes exhibit shot noise because the electrons randomly leave the cathode and arrive at the anode (plate). A tube may not exhibit the full shot noise effect: the presence of a space charge tends to smooth out the arrival times (and thus reduce the randomness of the current).

Conductors and resistors typically do not exhibit shot noise because the electrons thermalize and move diffusively within the material; the electrons do not have discrete arrival times. Shot noise has been demonstrated in mesoscopic resistors when the size of the resistive element becomes shorter than the electron–phonon scattering length.

ضجيج الوميض

منطق رئيسيs: ضجيج فليكر and ضجيج 1/f

Flicker noise, also known as 1/f noise, is a signal or process with a frequency spectrum that falls off steadily into the higher frequencies, with a pink spectrum. It occurs in almost all electronic devices and results from a variety of effects.

ضجيج الاندفاع

منطق رئيسي: ضجيج الاندفاع

Burst noise consists of sudden step-like transitions between two or more discrete voltage or current levels, as high as several hundred microvolts, at random and unpredictable times. Each shift in offset voltage or current lasts for several milliseconds to seconds. It is also known a popcorn noise for the popping or crackling sounds it produces in audio circuits.

ضجيج زمن العبور

If the time taken by the electrons to travel from emitter to collector in a transistor becomes comparable to the period of the signal being amplified, that is, at frequencies above VHF and beyond, the transit-time effect takes place and noise input impedance of the transistor decreases. From the frequency at which this effect becomes significant, it increases with frequency and quickly dominates other sources of noise.


Coupled noise

While noise may be generated in the electronic circuit itself, additional noise energy can be coupled into a circuit from the external environment, by inductive coupling or capacitive coupling, or through the antenna of a radio receiver.

Sources

Intermodulation noise
Caused when signals of different frequencies share the same non-linear medium.
Crosstalk
Phenomenon in which a signal transmitted in one circuit or channel of a transmission systems creates undesired interference onto a signal in another channel.
Interference
Modification or disruption of a signal travelling along a medium
Atmospheric noise
This noise is also called static noise and it is the natural source of disturbance caused by lightning discharge in thunderstorm and the natural (electrical) disturbances occurring in nature.
Industrial noise
Sources such as automobiles, aircraft, ignition electric motors and switching gear, High voltage wires and fluorescent lamps cause industrial noise. These noises are produced by the discharge present in all these operations.
Solar noise
Noise that originates from the Sun is called solar noise. Under normal conditions there is constant radiation from the Sun due to its high temperature. Electrical disturbances such as corona discharges, as well as sunspots can produce additional noise. The intensity of solar noise varies over time in a solar cycle.
Cosmic noise
Distant stars generate noise called cosmic noise. While these stars are too far away to individually affect terrestrial communications systems, their large number leads to appreciable collective effects. Cosmic noise has been observed in a range from 8 MHz to 1.43 GHz, the latter frequency corresponding to the 21-cm hydrogen line. Apart from man-made noise, it is the strongest component over the range of about 20 to 120 MHz. Little cosmic noise below 20MHz penetrates the ionosphere, while its eventual disappearance at frequencies in excess of 1.5 GHz is probably governed by the mechanisms generating it and its absorption by hydrogen in interstellar space.[بحاجة لمصدر]

Mitigation

In many cases noise found on a signal in a circuit is unwanted. There are many different noise reduction techniques that can reduce the noise picked up by a circuit.

  1. Faraday cage – A Faraday cage enclosing a circuit can be used to isolate the circuit from external noise sources. A faraday cage cannot address noise sources that originate in the circuit itself or those carried in on its inputs, including the power supply.
  2. Capacitive coupling – Capacitive coupling allows an AC signal from one part of the circuit to be picked up in another part through interaction of electric fields. Where coupling is unintended, the effects can be addressed through improved circuit layout and grounding.
  3. Ground loops – When grounding a circuit, it is important to avoid ground loops. Ground loops occur when there is a voltage difference between two ground connections. A good way to fix this is to bring all the ground wires to the same potential in a ground bus.
  4. Shielding cables – A shielded cable can be thought of as a Faraday cage for wiring and can protect the wires from unwanted noise in a sensitive circuit. The shield must be grounded to be effective. Grounding the shield at only one end can avoid a ground loop on the shield.
  5. Twisted pair wiring – Twisting wires in a circuit will reduce electromagnetic noise. Twisting the wires decreases the loop size in which a magnetic field can run through to produce a current between the wires. Small loops may exist between wires twisted together, but the magnetic field going through these loops induces a current flowing in opposite directions in alternate loops on each wire and so there is no net noise current.
  6. Notch filters – Notch filters or band-rejection filters are useful for eliminating a specific noise frequency. For example, power lines within a building run at 50 or 60 Hz line frequency. A sensitive circuit will pick up this frequency as noise. A notch filter tuned to the line frequency can remove the noise.

Quantification

The noise level in an electronic system is typically measured as an electrical power N in watts or dBm, a root mean square (RMS) voltage (identical to the noise standard deviation) in volts, dBμV or a mean squared error (MSE) in volts squared. Noise may also be characterized by its probability distribution and noise spectral density N0(f) in watts per hertz.

A noise signal is typically considered as a linear addition to a useful information signal. Typical signal quality measures involving noise are signal-to-noise ratio (SNR or S/N), signal-to-quantization noise ratio (SQNR) in analog-to-digital conversion and compression, peak signal-to-noise ratio (PSNR) in image and video coding, in digital transmission, carrier to noise ratio (CNR) before the detector in carrier-modulated systems, and noise figure in cascaded amplifiers.

Noise is a random process, characterized by stochastic properties such as its variance, distribution, and spectral density. The spectral distribution of noise can vary with frequency, so its power density is measured in watts per hertz (W/Hz). Since the power in a resistive element is proportional to the square of the voltage across it, noise voltage (density) can be described by taking the square root of the noise power density, resulting in volts per root hertz (

Noise power is measured in watts or decibels (dB) relative to a standard power, usually indicated by adding a suffix after dB. Examples of electrical noise-level measurement units are dBu, dBm0, dBrn, dBrnC, and dBrn(f1f2), dBrn(144-line).

Noise levels are usually viewed in opposition to signal levels and so are often seen as part of a signal-to-noise ratio (SNR). Telecommunication systems strive to increase the ratio of signal level to noise level in order to effectively transmit data. In practice, if the transmitted signal falls below the level of the noise (often designated as the noise floor) in the system, data can no longer be decoded at the receiver.[بحاجة لمصدر] Noise in telecommunication systems is a product of both internal and external sources to the system.

In a carrier-modulated passband analog communication system, a certain carrier-to-noise ratio (CNR) at the radio receiver input would result in a certain signal-to-noise ratio in the detected message signal. In a digital communications system, a certain (normalized signal-to-noise ratio) would result in a certain bit error rate.


Dither

If the noise source is correlated with the signal, such as in the case of quantisation error, the intentional introduction of additional noise, called dither, can reduce overall noise in the bandwidth of interest. This technique allows retrieval of signals below the nominal detection threshold of an instrument. This is an example of stochastic resonance.

See also

  • Colors of noise
  • Generation–recombination noise
  • Phonon noise
  • Noise reduction and noise cancellation for audio and images
  • Matched filter for noise reduction in modems
  • Error correction for digital signals subject to noise.
  • Discovery of cosmic microwave background radiation

Notes

  1. ^ على سبيل المثال. الحديث المتقاطع ، متعمد التشويش أوغير ذلك من التداخل الكهرومغناطيسي غير المرغوب فيه من أجهزة الإرسال محددة

References

  1. ^ Motchenbacher, C. D.; Connelly, J. A. (1993). Low-noise electronic system design. Wiley Interscience. ISBN .
  2. ^ Kish, L. B.; Granqvist, C. G. (November 2000). "Noise in nanotechnology". Microelectronics Reliability. Elsevier. 40 (11): 1833–1837. doi:10.1016/S0026-2714(00)00063-9.
  3. ^ Ott, Henry W. (1976), Noise Reduction Techniques in Electronic Systems, John Wiley, ISBN 0-471-65726-3 
  4. ^ Steinbach, Andrew; Martinis, John; Devoret, Michel (1996-05-13). "Observation of Hot-Electron Shot Noise in a Metallic Resistor". Phys. Rev. Lett. 76 (20): 38.6–38.9. Bibcode:1996PhRvL..76...38M. doi:10.1103/PhysRevLett.76.38.
  5. ^ . Technical Publications. 1991. p. 3–6. ISBN .
  • White noise calculator, thermal noise - Voltage in microvolts, conversion to noise level in dBu and dBV and vice versa
  • نطقب:FS1037C MS188
  • Scherz, Paul. (2006, Nov 14) Practical Electronics for Inventors. ed. McGraw-Hill.

Further reading

  • Sh. Kogan (1996). Electronic Noise and Fluctuations in Solids. Cambridge University Press. ISBN .

External links

  • Active Filter (Sallen & Key) Noise Study

نطقب:Analogue TV transmitter topics

تاريخ النشر: 2020-06-08 12:50:51
التصنيفات: مقالات ذات عبارات بحاجة لمصادر, Articles lacking in-text citations from September 2011, Articles with invalid date parameter in template, All articles lacking in-text citations, Electrical parameters, Noise (electronics)

مقالات أخرى من الموسوعة

سحابة الكلمات المفتاحية، مما يبحث عنه الزوار في كشاف:

آخر الأخبار حول العالم

كولر: تعديلات فى تشكيل الأهلي أمام سيراميكا.. ولدينا نقطة قوة غدا

المصدر: اليوم السابع - مصر التصنيف: غير مصنف
تاريخ الخبر: 2023-12-24 18:22:57
مستوى الصحة: 45% الأهمية: 43%

كيف تكتشف إصابتك بحساسية العطور والبخور.. استشارى يوضح العلامات

المصدر: اليوم السابع - مصر التصنيف: غير مصنف
تاريخ الخبر: 2023-12-24 18:23:04
مستوى الصحة: 42% الأهمية: 41%

محمد الشناوي: هدفنا التتويج بالسوبر المصرى بعد برونزية المونديال

المصدر: اليوم السابع - مصر التصنيف: غير مصنف
تاريخ الخبر: 2023-12-24 18:22:48
مستوى الصحة: 30% الأهمية: 36%

فصائل فلسطينية: استهدفنا 10 جنود للاحتلال داخل مبنى في جحر الديك

المصدر: اليوم السابع - مصر التصنيف: غير مصنف
تاريخ الخبر: 2023-12-24 18:23:00
مستوى الصحة: 39% الأهمية: 38%

الحوثيون: البحر الأحمر سيكون ساحة مشتعلة إذا استمرت أمريكا ف

المصدر: مصراوى - مصر التصنيف: غير مصنف
تاريخ الخبر: 2023-12-24 18:23:32
مستوى الصحة: 49% الأهمية: 62%

يديعوت أحرونوت: 12 إسرائيليا قتلوا يوم 7 أكتوبر بقذائف دبابة

المصدر: مصراوى - مصر التصنيف: غير مصنف
تاريخ الخبر: 2023-12-24 18:23:15
مستوى الصحة: 57% الأهمية: 68%

فيديو.. السرايا تنشر مشاهد لعملية إسقاط مسيّرة إسرائيلية وال

المصدر: مصراوى - مصر التصنيف: غير مصنف
تاريخ الخبر: 2023-12-24 18:23:08
مستوى الصحة: 55% الأهمية: 56%

القاهرة الإخبارية: 70 شاحنة مساعدات تدخل الجانب الفلسطيني من معبر رفح

المصدر: اليوم السابع - مصر التصنيف: غير مصنف
تاريخ الخبر: 2023-12-24 18:22:46
مستوى الصحة: 30% الأهمية: 38%

الهلال الأحمر: 1.5 مليون نازح في جنوب غزة يعانون ظروفا إنسانية صعبة

المصدر: اليوم السابع - مصر التصنيف: غير مصنف
تاريخ الخبر: 2023-12-24 18:22:40
مستوى الصحة: 41% الأهمية: 49%

كنيسة العذراء عياد بك تستقبل كاهنها الجديد

المصدر: وطنى - مصر التصنيف: غير مصنف
تاريخ الخبر: 2023-12-24 18:21:50
مستوى الصحة: 47% الأهمية: 67%

توقيف شقيقتين يقود إلي تفكيك شبكة خطيرة في النصب والاحتيال

المصدر: أخبارنا المغربية - المغرب التصنيف: سياسة
تاريخ الخبر: 2023-12-24 18:23:44
مستوى الصحة: 68% الأهمية: 84%

الصحة بغزة: لا يوجد أسرة فارغة بمستشفيات القطاع ونسبة الإشغا

المصدر: مصراوى - مصر التصنيف: غير مصنف
تاريخ الخبر: 2023-12-24 18:23:50
مستوى الصحة: 46% الأهمية: 63%

المكتبة العربية تصدر رواية “في جسدي رجل ” لـ أميرة عزت

المصدر: وطنى - مصر التصنيف: غير مصنف
تاريخ الخبر: 2023-12-24 18:21:55
مستوى الصحة: 55% الأهمية: 61%

سقوط رافعة عملاقة على مؤسسة تعليمية بمرتيل

المصدر: أخبارنا المغربية - المغرب التصنيف: سياسة
تاريخ الخبر: 2023-12-24 18:23:37
مستوى الصحة: 72% الأهمية: 81%

"دعمًا لجهود وقف الحرب".. استقالة مستشار قائد قوات الدعم الس

المصدر: مصراوى - مصر التصنيف: غير مصنف
تاريخ الخبر: 2023-12-24 18:23:40
مستوى الصحة: 59% الأهمية: 60%

بعد مقتل ضابط.. ارتفاع إجمالي عدد قتلى الاحتلال إلى 15 خلال

المصدر: مصراوى - مصر التصنيف: غير مصنف
تاريخ الخبر: 2023-12-24 18:23:23
مستوى الصحة: 53% الأهمية: 68%

جيش الاحتلال يعلن مقتل ضابط بسلاح المدرعات في معارك بشمال غزة

المصدر: اليوم السابع - مصر التصنيف: غير مصنف
تاريخ الخبر: 2023-12-24 18:22:36
مستوى الصحة: 40% الأهمية: 42%

تحميل تطبيق المنصة العربية