노이즈 발생기

Noise generator
제너 다이오드 기반 노이즈 소스

노이즈 발생기는 전기적 노이즈(즉, 무작위 신호)를 생성하는 회로입니다.노이즈 발생기는 노이즈 수치, 주파수 응답 및 기타 파라미터를 측정하기 위한 신호를 테스트하는 데 사용됩니다.노이즈 발생기는 난수 [1]생성에도 사용됩니다.

이론.

노이즈 발생에는 몇 가지 회로가 사용됩니다.예를 들어 온도 제어 저항기, 온도 제한 진공 다이오드, 제너 다이오드 및 가스 방전 튜브 [2]등이 있습니다.일부 테스트 방법에서는 전원을 켜고 끌 수 있는("게이트") 것이 유용합니다.

노이즈 발생기는 보통 열 노이즈나 샷 노이즈와 같은 기본적인 노이즈 프로세스에 의존합니다.

열소음 발생기

열 노이즈는 기본적인 기준이 될 수 있습니다.특정 온도의 저항에는 열 노이즈가 관련지어져 있습니다.노이즈 발생기에는 온도가 다른2개의 저항기가 있어 2개의 저항기 사이를 전환할 수 있습니다.결과 출력 전력은 낮습니다(실온에서 1kΩ 저항과 10kHz 대역폭의 경우 RMS 노이즈 전압은 400nV입니다).[3]

샷 노이즈 발생기

만약 전자가 장벽을 가로질러 흐른다면, 그들은 개별적인 도착 시간을 가집니다.이러한 개별 도착은 샷 노이즈를 나타냅니다.샷 노이즈 발생기의 출력 노이즈 레벨은 DC 바이어스 전류에 의해 쉽게 설정됩니다.일반적으로 다이오드의 장벽이 사용됩니다.[4]

노이즈 발생 회로마다 DC 바이어스 전류를 설정하는 방법이 다릅니다.

진공 다이오드

일반적인 소음원 중 하나는 열 제한(포화 방출) 열음극 진공관 다이오드입니다.이러한 선원은 수 킬로헤르츠에서 UHF까지 백색 소음 발생기 역할을 할 수 있으며 일반 라디오 튜브 유리 봉투에서 사용할 수 있었다.낮은 주파수에서 깜박임(1/f) 노이즈 제한 적용, 높은 주파수에서 전자 전달 시간 제한 적용.기본 설계는 열선내장 필라멘트를 가진 다이오드 진공관이었다.음극(필라멘트)의 온도는 샷 노이즈를 결정하는 양극(플레이트) 전류를 설정합니다. 리차드슨 방정식을 참조하십시오.양극 전압은 [5][6]필라멘트에서 방출되는 모든 전자를 모을 수 있을 정도로 충분히 크게 설정되어 있습니다.플레이트 전압이 너무 낮으면 필라멘트 근처에 노이즈 출력에 영향을 미치는 공간 전하가 있을 것입니다.보정된 발전기의 경우 샷 노이즈가 튜브의 플레이트 저항 및 기타 회로 소자의 열 노이즈를 지배하도록 주의해야 합니다.

가스 방전관

SHF 주파수 및 도파관에 [7]대각선으로 삽입하기 위해 필라멘트를 위한 일반 베요넷 전구 마운트 및 양극 상단 캡이 장착된 길고 얇은 열음극 가스 방전 유리관을 사용했습니다.혼합물이 출력 온도에 의존하기 때문에 네온과 같은 순수한 불활성 가스로 채워졌습니다.연소 전압이 200V 미만이었지만 5kV 범위의 양극 전압 스파이크에 의해 점화되기 전에 2와트 백열등에 의한 광학 프라이밍(사전 이온화)이 필요했습니다.

저주파 노이즈 대역의 경우 네온으로 채워진 예열 램프가 사용되었습니다.이 회로는 스파이크/니들 펄스의 회로와 유사했습니다.

한 소형 티라트론은 가로 [8]자기장에서 다이오드(음극에 연결된 그리드)로 작동할 때 노이즈 소스로서 추가로 사용되었습니다.

전방 바이어스 반도체 다이오드

트랜지스터에서 [clarification needed]컬렉터 전류를 사용할 수도 있습니다.

역바이어스 반도체 다이오드

분해 시 역바이어스 다이오드는 샷 노이즈 소스로도 사용할 수 있다.전압 레귤레이터 다이오드는 일반적이지만 두 가지 다른 고장 메커니즘이 있으며 노이즈 특성이 다릅니다.그 메커니즘은 제너 효과와 눈사태 [9]파괴이다.

제너 다이오드

약 7V 미만으로 분해되는 역바이어스 다이오드 및 바이폴라 트랜지스터 Base-Emiter 접합부는 주로 제너 효과를 나타냅니다. 이 파괴는 내부 전계 방출에 의한 것입니다.접합부가 얇고 전기장이 높습니다.제너 파손은 샷 노이즈입니다.깜박임(1/f) 노이즈 코너는 10Hz [10]미만일 수 있습니다.

제너 다이오드에서 발생하는 노이즈는 단순 샷 노이즈입니다.

눈사태 다이오드

주요 기사:눈사태 다이오드

파괴전압이 7V보다 클 경우 반도체 접합폭은 더 두껍고 1차 파괴기구는 눈사태입니다.노이즈 출력은 더 [10]복잡합니다.눈사태 증대가 있기 때문에 과도한 소음(즉, 단순 샷 소음 이상 소음)이 발생합니다.

고출력 노이즈 발생기의 경우 증폭이 필요합니다.광대역 노이즈 발생기의 경우 이 증폭을 달성하기 어려울 수 있습니다.한 가지 방법은 소음을 발생시키는 동일한 장벽 내에서 눈사태 증식을 사용한다.눈사태에서 한 운반체가 다른 원자와 충돌하여 새로운 운반체를 떨어뜨린다.그 결과, 장벽을 넘어 출발하는 각 통신 사업자에 대해 여러 통신 사업자가 동시에 도착합니다.그 결과 광대역 고출력 소스가 생성됩니다.기존의 다이오드는 분해에 사용할 수 있습니다.

눈사태의 붕괴는 다단계 소음도 발생하게 됩니다.노이즈 출력 전력은 여러 출력 레벨 사이에서 랜덤하게 전환됩니다.멀티스테이트 노이즈는 깜박임(1/f) 노이즈와 비슷합니다.효과는 프로세스에 따라 다르지만 최소화할 수 있습니다.다이오드는 낮은 멀티 스테이트 노이즈에도 [10]선택할 수 있습니다.

눈사태 다이오드 노이즈 발생기의 상용 예는 10MHz [11]~ 26.5GHz를 커버하는 애질런트 346C입니다.

「 」를 참조해 주세요.

레퍼런스

  1. ^ "Sylvania 6D4 Quick Reference Data" (PDF). sensitive research (SR-IX). Retrieved 1 June 2022.
  2. ^ Motchenbacher & Fitchen 1973, 289페이지
  3. ^ 1kΩ 실온 10kHz 대역폭에 대한 Google 계산기 결과
  4. ^ 1976년 5월, 페이지 208, 218
  5. ^ Motchenbacher & Fitchen 1973, 289-291페이지
  6. ^ "Philips: Standard noise sources K81A, K50A, K51A" (PDF). Retrieved 14 June 2013.
  7. ^ Hewlett-Packard 1981 Catalog, 437페이지, "347A 도파관 소스는 3.95~18GHz의 주파수를 위해 도파관 섹션에 조심스럽게 장착된 아르곤 가스 방전관입니다.또한 모델 349A는 400~4000MHz의 주파수에 대해 동축 구성의 아르곤 튜브를 사용합니다.
  8. ^ "Sylvania: 6D4 Miniature triode thyratron data sheet" (PDF). Retrieved 25 May 2013.
  9. ^ Motchenbacher & Fitchen 1973, 페이지 180
  10. ^ a b c Motchenbacher & Fitchen 1973, 181페이지
  11. ^ "346C Noise Source, 10 MHz to 26.5 GHz". Keysight.