Перейти до вмісту
Мікросистеми, Електроніка та Акустика
ISSN 2523-4447 · e‑ISSN 2523-4455 Відкритий доступ · CC BY-SA 4.0
Т. 30 · № 1 · 2025 лют 4, 2025 Електронні системи та сигнали

Вимірювання шумів у електронних пристроях методом Фур'є перетворення

IP
Ivan V. Padalka Відповідальний Дрогобицький державний педагогічний університет імені Івана Франка Україна
IV
Ihor Stepanovyh Virt Дрогобицький державний педагогічний університет імені Івана Франка Україна
Сторінки314855.1-314855.11 Опублікованолют 4, 2025
PDF
ТОМ 30 · № 1 · 2025 Переглянути випуск

Анотація

У роботі розглянуто та проаналізовано метод вимірювання шумових характеристик електронних кіл та пристроїв на основі збору даних цифровим осцилографом з вбудованим Фур’є перетворенням. Методика процесу вимірювань та її аналіз продемонстровані на визначенні шумових характеристик промислових резисторів. Це, зокрема, термічного (білого) шуму у який є переважаючим типом шуму для резисторів. Робота містить огляд шумових властивостей резисторів, існуючих методів вимірювань, а також питань теорії таких вимірювань. Для визначення джерел шуму у промислових резисторах запущено швидке перетворення Фур’є сигналу ( FFT ) в реальному часі на осцилографі. Засобом FFT визначено спектри теплового (білого) шуму використовуючи загальну кількість точок 2 12 . Тим не менш, важко дати будь-які рекомендації щодо того, яке устакування слід використовувати для певного типу або технології резистора, оскільки для більшості установок рівень шуму невідомий і доступні лише деякі результати вимірювань. Оцінено відношення середнього значення спектральної густини потужності теплового шуму (PSD) в частотному діапазоні вимірювань до його розрахункового теоретичного значення за омічним номіналом вимірювальних вугільних промислових резисторів.

Ключові слова

#електронні пристрої #резистори #спектральний аналіз #перетворення Фур’є #термічний шум #шумова діагностика

Посилання

  1. D. Walter, A. Bülau, A. Zimmermann “Review on Excess Noise Measurements of Resistors”, Sensors, vol.1107, no 3, pp.1-29, 2023, DOI: https://doi.org/10.3390/s23031107 .
  2. M. M. Jevtic, I. Mrak , Z. Stanimirovic “Thick-film resistor quality indicator based on noise index measurements”, Microelectronics Journal, vol. 30, no.12, pp. 1255–1259, 1999, DOI: https://doi.org/10.1016/S0026-2692(99)00050-6 .
  3. D. Rocak, D. Belavic, M. Hrovat, J. Sikula, P. Koktavy, J. Pavelka, V. Sedlakova “Low-frequency noise of thick-film resistors as quality and reliability indicator”, Microelectronics Reliability, vol. 41, no. 4, pp. 531-542, 2001, DOI: https://doi.org/10.1016/S0026-2714(00)00255-9 .
  4. M. M. Jevtic, Z. Stanimirovic, I. Stanimirovic “Evaluation of thick-film resistor structural parameters based on noise index measurements”, Microelectronics Reliability, vol. 41, no.1, pp. 59-66, 2001, DOI: https://doi.org/10.1016/S0026-2714(00)00207-9 .
  5. E. P. Vandamme, L. K. J. Vandamme “Current crowding and its efect on 1/f noise and third harmonic distortion a case study for quality assessment of resistors”, Microelectronics Reliability, vol. 40, no. 11, pp. 1847-1853, 2000, DOI: https://doi.org/10.1016/S0026-2714(00)00091-3 .
  6. L. Chen, Y. Duan, Y. Liang “Analysis of non-ideal factors for a high precision interpolated resistor string DAC”, Microelectronics Journal, vol. 143, no. 106049, pp. 1-6, 2024, DOI: https://doi.org/10.1016/j.mejo.2023.106049 .
  7. L. B. Kish “Zero-point thermal noise in resistors? a conclusion”, Metrol. Meas. Syst., vol. 26, no. 1, pp. 3–11, 2019, DOI: https://doi.org/10.24425/mms.2019.126337 .
  8. R. Tavcar, J. Bojkovski, S. Begus “Sound-card-based Johnson noise thermometer”, Measurement, vol. 225, no. 114077, pp. 1-6, 2024, DOI: https://doi.org/10.1016/j.measurement.2023.114077 .
  9. A. Ghosh “Generalised energy equipartition in electrical circuits”, Pramana – J. Phys., vol. 97, no. 82, pp.1-6, 2023, DOI: https://doi.org/10.1007/s12043-023-02553-w .
  10. I. S. Virt, I. S. Bilyk, O. A. Parfeniuk, M. I. Ilashchuk “Noise and transport properties of CdTe crystals”, Microsystems, Electronics and Acoustics, vol. 17, no. 4, pp. 5-10, 2012, DOI: https://doi.org/10.20535/2312-1807.2012.17.4.218982 .
  11. J. Kim, J. Kim, C. D. de Souza “Discrete time domain analysis of radiation detector noise”, Nuclear Inst. and Methods in Physics Research A, vol. 1021, no. 165925, pp. 1-14, 2022, DOI: https://doi.org/10.1016/j.nima.2021.165925 .
  12. O. M. Adegoke, I. B. Oluwafemi, O. Akinsanmi “A Time Domain Noise Measurement and Analysis for Broadband Indoor Power Line Communications”, Instrumentation Mesure Metrologie, vol. 19, no. 2, pp. 103-110, 2020, DOI: https://doi.org/10.18280/i2m.190204 .
  13. Z. Sita, V. Sedlakova, J. Majzner, P. Sedlak, J. Sikula , L. Grmela “Analysis of noise and non-inearity of I-V characteristics of positive temperature coefficient chip thermistors”, Metrol. Meas. Syst., vol. 20, no. 4, pp. 635–644, 2013, DOI: https://doi.org/10.2478/mms-2013-0054 .
  14. G. T. Seidler and S. A. Solin “Non-Gaussian 1/f noise: Experimental optimization and separation of high-order amplitude and phase correlations”, Physical Review B, vol. 53, no. 15, pp. 9753- 9759, 1996, DOI: https://doi.org/10.1063/1.2759716 .
  15. K. Mleczko, Z. Zawislak, A.W. Stadler, A. Kolek, A. Dziedzic, J. Cichosz “Evaluation of conductive-to-resistive layers interaction in thick-film resistors”, Microelectronics Reliability, vol. 48, no. 6, pp. 881–885, 2008, DOI: https://doi.org/10.1016/j.microrel.2008.03.012 .
  16. A. W. Stadler “Noise properties of thick-film resistors in extended temperature range”, Microelectronics Reliability, vol. 51, no. 7, pp. 1264-1270, 2011, DOI: https://doi.org/10.1016/j.microrel.2011.02.023 .
  17. Z. Balogh, G. Mezei, L. Pósa, B. Santa, A. Magyarkuti and A. Halbritter “1/f noise spectroscopy and noise tailoring of nanoelectronic devices”, Nano Futures, vol. 5, no. 4, р.1-11, 2021, DOI: https://doi.org/10.1088/2399-1984/ac14c8 .
  18. E. J. McDowell, X. Cui, Z. Yaqoob, and C. Yang “A generalized noise variance analysis model and its application to the characterization of 1/f noise”, Optics Express, vol. 15, no. 7, pp. 3833-3848, 2007, DOI: https://doi.org/10.1364/oe.15.003833 .
  19. S. Demolder, M. Vandendriessche, and A. Van Calster “The measuring of l/f noise of thick and thin film resistors”, Journal of Physics E Scientific Instruments, vol. 13, no. 12, pp. 1323-1327, 2000, DOI: https://doi.org/10.1088/0022-3735/13/12/024 .
  20. B. Stawarz−Graczyk, A. Szewczyk, and A. Konczakowska “Identification of inherent noise components of semiconductor devices on an example of optocouplers”, Opto−Electronics Review, vol. 17, no. 3, pp. 236–241, 2009, DOI: https://doi.org/10.2478/s11772-008-0073-5 .
  21. P. Sakalas, A. Šimukovič, S. Piotrowicz, O. Jardel, S. L. Delage, A. Mukherjee, A. Matulionis “Compact modelling of InAlN/GaN HEMT for low noise applications”, Semicond. Sci. Technol., vol. 29, no. 9, pp. 1- 8, 2014, DOI: https://doi.org/10.1088/0268-1242/29/9/095014 .
  22. M. S. Priyadarshini, M. Bajaj, L. Prokop, M. Berhanu “Perception of power quality disturbances using Fourier, Short Time Fourier, continuous and discrete wavelet transforms”, Scientifc Reports, vol. 14, no.1, pp. 1-40, 2024, DOI: https://doi.org/10.1038/s41598-024-53792-9 .
  23. Y. Tong, L. Wang, W.-Z. Zhang, M.-D. Zhu, X. Qin, M. Jiang, X. Rong, and J. Du “A high performance fast-Fourier-transform spectrum analyzer for measuring spin noise spectrums”, Chin. Phys. B, vol. 29, no. 9, рp. 1-8, 2020, DOI: https://doi.org/10.1088/1674-1056/ab9c04 .
  24. K. R. Rao, D. N. Kim, J. J. Hwang “Fast Fourier Transform: Algorithms and Applications”, Springer Dordrecht Heidelberg, London New York Library of Congress # Springer Science, 2010, DOI: https://doi.org/10.1007/978-1-4020-6629-0 .
  25. U. Meyer-Base, H. Natarajan, A. G. Dempster “Fast Discrete Fourier Transform Computations Using the Reduced Adder Graph Technique”, Eurasip Journal on Advances in Signal Processing, vol. ID 67360, pp. 1-8, 2007, DOI: https://doi.org/10.1155/2007/67360 .
  26. K. Sozanski “Overview of Signal Processing Problems in Power Electronic Control Circuits”, Energies, vol. 16, no. 4774. рp.1-26, 2023, DOI: https://doi.org/10.3390/en16124774 .
  27. E. Serrano-Finetti, O. Casas, R. P. Areny “Common mode electronic noise in differential circuits”, Measurement, vol. 140, no.7, pp. 207-214, 2019, DOI: https://doi.org/10.1016/j.measurement.2019.04.028 .
  28. P. Ashdhir, J. Arya, C. E. Rani and A. Eur “Exploring the fundamentals of fast Fourier transform technique and its elementary applications in physics”, J. Phys., vol. 42, no. 065805, pp. 1- 28, 2021, DOI: https://doi.org/10.1088/1361-6404/ac20ad .
  29. M. A. Ogunlade, S. L. Gbadamosi, I. E. Owolabi, N. I. Nwulu “Noise Measurement, Characterization, and Modeling for Broadband Indoor Power Communication System: A Comprehensive Survey “, Energies, vol. 16, no. 1535, 2023, pp. 1-26, DOI: https://doi.org/10.3390/en16031535 .
  30. I. Stanimirovic, M. M. Jevtic, Z. Stanimirovic “High-voltage pulse stressing of thick-film resistors and noise”, Microelectronics Reliability, vol. 38, no. 10, pp. 1569-1576, 1998, DOI: https://doi.org/10.1016/S0026-2714(98)00032-8 .
  31. I. Mrak, M. Jevtic, and Z. Stanimirovic, “Low-frequency noise in thick-film structures caused by traps in glass barriers”, in 1997 21st International Conference on Microelectronics. Proceedings, Nis, Yugoslavia, 1997, pp. 413–416., DOI: https://doi.org/10.1109/ICMEL.1997.625281 .
  32. L. K. J. Vandamme, A. J. Van Kemenade “Resistance noise measurement: A better diagnostic tool to detect stress and current induced degradation”, Microelectronics Reliability, vol. 37, no. 1, pp. 87-93, 1997, DOI: https://doi.org/10.1016/0026-2714(96)00241-7 .
  33. T.-Y. Lin, R.J. Green, P.B. O’Connor “A low noise single-transistor transimpedance preamplifier for Fourier-transform mass spectrometry using a T feedback network”, Rev. Sci. Instrum. vol. 83, no. 094102, pp. 1-7, 2012, DOI: https://doi.org/10.1063/1.4751851
§ 06 — Пов'язані

Схожі статті в цьому журналі

Пов'язані рецензовані дослідження, опубліковані в цьому журналі.
Усі випуски

Квазістатична ідентифікація структури затінення сонячних панелей за методом векторів кардинальних чисел

PhD, доц. Олена Олегівна Абакумова, д-р техн. наук, проф. Валерій Якович Жуйков, Микола О. Лук'янов

У статті розглянуто проблему ідентифікації структури затінення сонячних панелей. Актуальність дослідження зумовлена необхідністю швидкої та адекватної реконфігурації…

#Сонячні панелі #Фотоелектрична поверхня #Моделювання структури тіней #Квазістатична ідентифікація
с. 362283.1-362283.7
10.20535/2523-4455.mea.362283

Комплексний метод виділення неінвазивного сигналу фетальної електрокардіограми та класифікації серцевих аритмій

Дмитро А. Шевчук, канд. техн. наук, доц. Наталія Георгіївна Іванушкіна

Стаття присвячена розробці комплексного методу виділення фетального електрокардіосигналу (ФЕКГ) з неінвазивних абдомінальних записів та подальшої автоматизованої…

#абдомінальні електрокардіограми #фетальна електрокардіограма #аритмія #сліпе розділення джерел
с. 356487.1-356487.11
10.20535/2523-4455.mea.356487

Імітаційне моделювання фільтро-компенсаційного перетворювача для трифазної трипровідної мережі

Іван Андрійович Вакуленко, канд. техн. наук, доц. Дмитро Анатолійович Миколаєць, канд. техн. наук, доц. Катерина Сергіївна Клен

У цій статті розглядається критична проблема погіршення якості електроенергії в сучасних енергосистемах, спричинена поширенням нелінійних навантажень. Такі навантаження…

#фільтр-компенсаційний перетворювач #трифазна трипровідна мережа #якість електроенергії #повне гармонійне спотворення
с. 361138.1-361138.6
10.20535/2523-4455.mea.361138

Схожі статті

1-10 з 113

Ви також можете розпочати розширений пошук схожих статей для цієї статті.