1 / f de ruido, ¿es limitado?

Básicamente mi pregunta es:

Dudo que la densidad de ruido llegue al infinito porque podemos alcanzar el límite f → 0 en cualquier circuito de CC en contraste con el límite f → ∞ (que es una idealización porque todo el circuito se comporta como un paso bajo para suficiente f).

Si la densidad de ruido es limitada, ¿a qué f, y cómo decae?

En frecuencias más bajas, los eventos menos comunes se convierten en parte de la señal, en escalas de segundos se escuchan latidos y pasos en una escala de semanas hay tormentas eléctricas, en una escala de meses hay efectos estacionales, en una escala de años terremotos, etc.

$2.3\times10^{−18}Hz$

$Does ~f ~go \to 1/\infty ?$

$\dfrac{1V}{\sqrt{Hz}} @10^{-14} Hz$ es igual a .... espere

= 31,709.8 siglos ... ahora eso es un pequeño parpadeo, pero ¿qué siglo?

¿Es esta la probabilidad de que la onda gamma golpee electrones fuera de órbita?

En audio se llama "Pink Noise" y existe en todas partes en la naturaleza.

Se desconoce la verdadera causa , pero existe mientras la mida, incluso en los últimos 60 años, como se ha hecho.

Lo que los científicos en China saben es que el origen del ruido 1 / f es la interacción entre el sistema y el efecto aleatorio.

En los tamaños de partículas de polvo, vemos el mismo histograma de cantidad frente a tamaño si igualamos la frecuencia de aparición de partículas de polvo en un volumen unitario. ¿Qué tan pequeños pueden ir? solo los físicos de partículas pueden responder esto y siguen encontrando partículas pequeñas con más energía requerida para encontrarlas.

1 M.Keshner, 1 / f ruido, actas del IEEE, 70 (1982), pg212-218
[2] B.Mendlebrot y R.Voss, ruido en el sistema físico y 1 / f ruido,
Elsevier Science, 1983, cap. . ¿Por qué es Fractal y cuándo deberían los ruidos escalando ?, pg31-39
[3] RFVoss y J.Clarke, 1 / f Noise in music and speech, Nature, 258 (1975), pg31-38
[4] BBManderbrot, algo de ruido con Espectro 1 / f, resumen entre corriente continua y ruido blanco, IEEE Transaction on Information Theory, IT-13 (1967), pg289-298 [5] BBManderbrot y JWVNess, movimientos fraccionales de Browinian, ruidos fraccionales y aplicación, Siam Review, 10 ( 1968), pg422-437
[6] V.Solo, funciones aleatorias intrínsecas y la paradoja de los ruidos 1 / f, SIAM Journal of aplicadas matemáticas, 52 (1992), pg270-291
[7] XCZhu e Y.Yao, El ruido de baja frecuencia de los fotoconductores HgCdTe, Infrared Research, 8 (1989) 5, pg375-380. (en chino)
[8] MKYu, FSLiu, teoría del ruido 1 / f del ruido 1 / f, Physics Acta, 32 (1983) 5, pg593-606, (en chino)
[9] J.Clark y G.Hawking, Phys. Rev. B14 (1974) 2862
[10] J. Kurkijarvi, Phys. Rev. B6 (1972) 832
[11] 高 安 秀 树, 分数 结, 地震 出版社, 1994, pg63-65
[12] Xu Shenglong, exploración de ruido 1 / f, Acústica técnica, 1997, pg63-67
[13] Xu Shenglong, Dinámica estadística del ruido 1 / f, Tecnología infrarroja, 25 (2003), pg63-67
[14] Xu Shenglong, Re-estudio de la dinámica estadística del ruido 1 / f, Tecnología de medición de China, 33 (2007), pg79- 83
[15] W u Peijun, The Low Frequence 1 ／ f Voltage Ruise of the Ti Film Microbridge, CHINESE JOURNAL OF LOW TEMPERATURE PHYSICS, 16 (1994), pg350-353

Después de haber leído el Journal of Solid State Circuits durante décadas, en el que las diversas causas del ruido de todas las formas es una discusión crucial para el rendimiento del bucle de fase bloqueada, proporcionaré algunos recuerdos de una presentación de ATT o IBM en la conferencia anual ISSCC (conferencia ) aproximadamente 2005.

Hay varias cargas atrapadas en la superficie del cristal y también enterradas dentro del cristal en varias "dislocaciones" no cúbicas no ideales donde varias regiones perfectas se encuentran en patrones atómicos imperfectos.

Estas cargas atrapadas tienen tiempos de relajación, desde microsegundos a segundos (y tal vez más). Así, a medida que los electrones individuales escapan de estos pequeños lugares de almacenamiento, vemos pequeños impulsos. Los sistemas de medición de ancho de banda finito, o nuestros circuitos, redondean estos impulsos en "ruido".

Y a medida que las polaridades de la señal se invierten, las cargas regresan a estas trampas de carga, nuevamente en forma de pequeños impulsos.

Aparentemente, hay más trampas de carga para los tiempos de relajación de muy larga duración, y obtenemos más potencia en las frecuencias más bajas.

Las superficies de silicio más limpias reducen el ruido 1 / F.

Y las bolas de silicio (las enormes bestias casi puras de 12 "por 24" proporcionadas por los refinadores de zona) con menos dislocaciones internas reducen el ruido 1 / F.

Es la línea roja. No el verde.

Me gusta pensar en el ruido 1 / f como ruido térmico, y el calor que se mueve alrededor de diferentes partes de una matriz de silicio (o transistor). Si alguna vez has visto brasas brillantes en un incendio, podría ser análogo a esas fluctuaciones de temperatura, pero en una escala diferente (al menos así es como pienso en el ruido 1 / f).

No hay forma de saber realmente qué es lo que dice AOE ( Art of electronics 3rd edition de Horowitz and Hill):

A menudo escuchas hablar sobre la potencia de ruido de baja frecuencia conforme a una "ley 1 / f", como si hubiera algún requisito legal involucrado. Al principio podría pensar que esto no puede ser cierto, porque (se dice a sí mismo) un espectro de potencia de 1 / f no puede continuar para siempre, ya que implicaría una amplitud de ruido ilimitada. Si esperaba lo suficiente, el voltaje de compensación de entrada (o corriente de entrada, en este caso) quedaría sin límites. De hecho, la mitología popular de una catástrofe de ruido de baja frecuencia (de la cual su pensamiento habría sido víctima) carece de fundamento: incluso si la densidad de potencia de ruido continúa como 1 / f hasta la frecuencia cero, su potencia de ruido total (es decir, la integral de la densidad de potencia de ruido) diverge solo logarítmicamente, dado que$\int f^{−1}df = \log f$. Para ponerle algunos números, la potencia de ruido total en un espectro puro de 1 / f entre 1 microhertz y 10 Hz es solo 3.5 veces mayor que entre 0.1 Hz y 10 Hz; bajando otras seis décadas (a 10-12 Hz), la proporción correspondiente crece solo a 6.5. Dicho de otra manera, la potencia de ruido total de 1 / f, bajando a una frecuencia que es recíproca de 32,000 años (cuando los Neandertales todavía deambulaban por el planeta, y no había amplificadores operacionales), es solo seis veces mayor que el de la hoja de datos habitual 0.1–10 Hz "ruido de baja frecuencia". Demasiado para las catástrofes. Para averiguar si el ruido de baja frecuencia de los amplificadores operacionales reales continúa conformando un espectro de 1 / f, medimos el espectro de ruido actual de un amplificador operacional LT1012 hasta 0.5 milihercios, 130 con el resultado de la Figura 8.107. Como comentamos anteriormente, este amplificador operacional es inusual porque su densidad de ruido actual aumenta más rápido que el 1 / √f (ruido rosa) habitual durante una década alrededor de 1Hz; pero aun así se restablece al ruido rosa canónico, y finalmente se convierte en algo más cercano al "blanco pálido" (f −1/4 o más lento). Se podría concluir que esto demuestra la naturaleza no física del comportamiento 1 / f hasta cero. Pero hay otra explicación posible, a saber, que esta opamp está afectada por un leve ruido de explosión. Eso sería coherente con la pendiente "más rápido que el rosa" alrededor de 1Hz (recuerde el espectro de ruido de ráfaga en la Figura 8.6), y también lo llevaría a atribuir incorrectamente una pendiente "más lenta que el rosa" a baja frecuencia fin del espectro en la figura 8.107.

Fuente: arte de la electrónica Fuente: arte de la electrónica

El gráfico más interesante para mí es 8.106, que muestra una serie de tiempo de un amplificador de bajo ruido con diferente filtrado. El mayor ruido de amplitud es 100Hz-1kHz, y luego 0.1-1Hz. Si este gráfico se continuara a 0.01-0.1Hz, probablemente no aumentaría mucho (y esa prueba no se ejecutó porque hubiera tomado demasiado tiempo o el filtro hubiera sido difícil de construir. Pero haga un experimento mental, tome 0.1Hz -1Hz y apilarlo de punta a punta varias veces. La amplitud no aumentaría pero solo aumentaría el tiempo, por lo que si hiciera una FFT, no vería aumentar la amplitud y en algún momento volvería a DC cuál sería un valor alrededor de cero, ¿por qué cero ?, porque ahí es donde está el valor promedio del ruido.

En mi línea de trabajo, he realizado FFT en la escala de meses (no tengo ninguna a mano) pero se aplanan y no suben para siempre.

Una segunda cosa a tener en cuenta es que tendrá muchas otras fuentes de ruido en la escala de media hora a días, está entrando en la relm de ruido de temperatura. Los aires acondicionados, el ciclo diurno, el clima y la presión comienzan a efectuar mediciones de bajo nivel.