เสียงรบกวน 1 / f มีข้อ จำกัด หรือไม่?

โดยทั่วไปคำถามของฉันคือ:

ฉันสงสัยว่าความหนาแน่นของเสียงไปที่อินฟินิตี้เพราะเราสามารถไปถึงขีด จำกัด f → 0 ในวงจร DC ใด ๆ ในทางตรงกันข้ามกับขีด จำกัด f →∞ (ซึ่งเป็นแนวคิดในอุดมคติเพราะวงจรทั้งหมดทำงานเป็นต่ำผ่านเพียงพอ f)

หากความหนาแน่นของเสียงมี จำกัด ที่ f และมันสลายตัวอย่างไร

ที่ความถี่ต่ำเหตุการณ์ที่เกิดขึ้นน้อยกว่าทั่วไปกลายเป็นส่วนหนึ่งของสัญญาณในระดับของวินาที hearbeats และเสียงฝีเท้าในระดับของสัปดาห์ที่มีพายุไฟฟ้าในระดับของเดือนมีผลกระทบตามฤดูกาลในระดับของปีแผ่นดินไหว ฯลฯ ...

$2.3\times10^{−18}Hz$

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

$\dfrac{1V}{\sqrt{Hz}} @10^{-14} Hz$

= 31,709.8 ศตวรรษ .. ตอนนี้มันสั่นไหวนิดหน่อย แต่ศตวรรษไหน?

นี่เป็นความน่าจะเป็นที่คลื่นแกมม่าชนอิเล็กตรอนออกจากวงโคจรหรือไม่?

ในเสียงเรียกว่า "เสียงสีชมพู" และมีอยู่ทุกที่ในธรรมชาติ

ไม่ทราบสาเหตุที่แท้จริงแต่มีอยู่ตราบใดที่คุณวัดแม้ในช่วง 60 ปีที่ผ่านมาตามที่ได้ทำไปแล้ว

สิ่งที่นักวิทยาศาสตร์ในจีนรู้ก็คือ ต้นกำเนิดของเสียง 1 / f คือปฏิสัมพันธ์ระหว่างระบบกับเอฟเฟกต์แบบสุ่ม

ในขนาดอนุภาคฝุ่นเราจะเห็นฮิสโตแกรมที่มีขนาดเท่ากันกับขนาดถ้าเราเปรียบเทียบความถี่ของการเกิดขึ้นของอนุภาคฝุ่นในปริมาตรหน่วย พวกมันเล็กไปได้อย่างไร มีเพียงนักฟิสิกส์ของอนุภาคเท่านั้นที่สามารถตอบคำถามนี้และพวกเขายังคงค้นหาอนุภาคขนาดเล็กที่มีพลังงานมากกว่าที่จำเป็นในการค้นหาพวกมัน

1 M.Keshner， 1 / f noise IE ของ IEEE, 70 (1982), pg212-218
[2] B.Mendlebrot และ R.Voss, เสียงในระบบทางกายภาพและ 1 / f เสียงรบกวน,
Elsevier Science, 1983, ch . เศษส่วนเป็นเพราะเหตุใดและควรส่งเสียงเมื่อปรับขนาด, pg31-39
[3] RFVoss และ J.Clarke, 1 / f เสียงรบกวนในดนตรีและการพูด, ธรรมชาติ, 258 (1975), pg31-38
[4] BBManderbrot 1 / f spectrum, abridge ระหว่างกระแสตรงและเสียงสีขาว, การทำธุรกรรม IEEE บนทฤษฎีข้อมูล, IT-13 (1967), pg289-298 [5] BBManderbrot และ JWVNess, การเคลื่อนไหวของเศษส่วนแบบบราวเนียน, เศษส่วนและการประยุกต์ใช้, สยามแฟคเตอร์ 10 1968), pg422-437
[6] V.Solo, ฟังก์ชั่นสุ่มที่แท้จริงและความขัดแย้งของเสียง 1 / f, วารสารวารสารคณิตศาสตร์ประยุกต์ของ SIAM, 52 (1992), pg270-291
[7] XCZhu และ Y.Yao, สัญญาณความถี่ต่ำของ photoconductors HgCdTe, การวิจัยอินฟราเรด, 8 (1989) 5, pg375-380 (ในภาษาจีน)
[8] MKYu, FSLiu, 1 / f ทฤษฎีเสียง 1 / f เสียง, ฟิสิกส์ Acta, 32 (1983) 5, pg593-606, (เป็นภาษาจีน)
[9] J.Clark และ G.Hawking, สรวง รายได้ B14 (1974) 2862
[10] J.Kurkijarvi, Phys. รายได้ B6 (2515) 832
[11] 高安秀树, 分数结, 地震出版社, 2537, pg63-65
[12] Xu Shenglong, 1 / f การสำรวจเสียง, อะคูสติกทางเทคนิค, 1997, pg63-67
[13] Xu Shenglong, การเปลี่ยนแปลงทางสถิติของเสียง 1 / f, เทคโนโลยีอินฟราเรด, 25 (2003), pg63-67
[14] Xu Shenglong, การศึกษาการเปลี่ยนแปลงทางสถิติของเสียง 1 / f, เทคโนโลยีการวัดของจีน, 33 (2007), pg79- 83
[15] W Peijun u, ความถี่ต่ำ 1 ／ f แรงดันเสียงรบกวนของ Ti Film Microbridge, วารสารจีนของฟิสิกส์อุณหภูมิต่ำ, 16 (1994), pg350-353

หลังจากอ่านวารสาร Solid State Circuits มานานหลายทศวรรษแล้วซึ่งสาเหตุที่ทำให้เกิดเสียงรบกวนในทุกรูปแบบเป็นการอภิปรายที่สำคัญสำหรับประสิทธิภาพของเฟสล็อกลูปผมจะให้ความทรงจำบางส่วนจาก ATT หรือ IBM ที่ ISSCC ประจำปี ) ประมาณปี 2548

มีประจุติดอยู่มากมายบนพื้นผิวของผลึกและฝังอยู่ภายในผลึกด้วย "การเคลื่อนที่" แบบไม่เหมาะอย่างยิ่งที่ซึ่งพื้นที่ที่สมบูรณ์แบบหลายแห่งพบกันในรูปแบบอะตอมที่ไม่สมบูรณ์

ค่าใช้จ่ายที่ถูกดักจับเหล่านี้มีเวลาผ่อนคลายจากไมโครวินาทีถึงวินาที (และอาจนานกว่า) ดังนั้นเมื่ออิเล็กตรอนแต่ละตัวหนีออกจากที่เก็บขนาดเล็กเหล่านี้เราจะเห็นแรงกระตุ้นขนาดเล็ก ระบบการวัดแบนด์วิดท์ จำกัด หรือวงจรของเราปัดเศษแรงกระตุ้นเหล่านี้เป็น "เสียงรบกวน"

และเมื่อขั้วสัญญาณกลับกันประจุจะเคลื่อนที่กลับเข้าไปในกับดักประจุเหล่านี้อีกครั้งในรูปแบบของแรงกระตุ้นขนาดเล็ก

เห็นได้ชัดว่ามีกับดักที่ชาร์จไฟมากขึ้นสำหรับช่วงเวลาผ่อนคลายที่ยาวนานมากและเราจะได้รับกำลังไฟมากขึ้นที่ความถี่ต่ำ

พื้นผิวซิลิกอนที่สะอาดยิ่งขึ้นลดเสียงรบกวน 1 / F

และลูกเปตองซิลิกอน (สัตว์ขนาดใหญ่เกือบบริสุทธิ์ 12 นิ้ว x 24 นิ้วที่เตรียมโดยโรงกลั่นแบบโซน) ที่มีการเคลื่อนย้ายภายในน้อยลงลดเสียงรบกวน 1 / F

มันคือเส้นสีแดง ไม่ใช่สีเขียว

ฉันชอบคิดว่าเสียง 1 / f เป็นเสียงความร้อนและความร้อนเคลื่อนที่ไปรอบ ๆ ส่วนต่าง ๆ ของซิลิคอนดาย (หรือทรานซิสเตอร์) หากคุณเคยดูถ่านที่ลุกโชติช่วงก็อาจคล้ายกับความผันผวนของอุณหภูมิ แต่ในระดับที่แตกต่างกัน (อย่างน้อยนั่นคือสิ่งที่ฉันคิดว่าเป็นเสียง 1 / f)

ไม่มีทางที่จะรู้ได้ว่านี่คือสิ่งที่ AOE ( Art of electronicsรุ่นที่ 3 โดย Horowitz และ Hill) พูดว่า:

$\int f^{−1}df = \log f$. ในการใส่ตัวเลขลงไปพลังเสียงรบกวนทั้งหมดในสเปกตรัม 1 / f บริสุทธิ์ระหว่าง 1 microhertz และ 10 Hz นั้นมากกว่า 3.5 เท่าระหว่าง 0.1 Hz และ 10 Hz จะลดลงอีกหกสิบปี (เป็น 10−12 Hz) อัตราส่วนที่สอดคล้องกันนั้นเพิ่มขึ้นเพียง 6.5 อีกทางหนึ่งคือพลังเสียงรบกวนทั้งหมด 1 / f ซึ่งจะลดลงไปจนถึงความถี่ที่เป็นส่วนกลับของ 32,000 ปี (เมื่อยุคโลกาภิวัฒน์ยังคงท่องไปทั่วโลกและไม่มี op-amps) มีค่ามากกว่าหกเท่า ของแผ่นข้อมูลปกติ 0.1–10 Hz“ สัญญาณรบกวนความถี่ต่ำ” มากสำหรับหายนะ เพื่อตรวจสอบว่าเสียงความถี่ต่ำของ opamps จริงยังคงสอดคล้องกับสเปกตรัม 1 / f เราวัดสเปกตรัมเสียงปัจจุบันของ LT1012 op-amp จนถึงระดับ 0.5 millihertz, 130 กับผลลัพธ์ของรูปที่ 8.107 ดังที่เราได้กล่าวไว้ข้างต้น op-amp นี้ผิดปกติเนื่องจากความหนาแน่นของเสียงในปัจจุบันเพิ่มขึ้นเร็วกว่า 1 / √f (เสียงสีชมพู) เป็นเวลาประมาณทศวรรษที่ 1Hz แต่ถึงกระนั้นมันก็กลับสู่เสียงสีชมพูที่เป็นที่ยอมรับและในที่สุดก็กลายเป็นบางสิ่งที่ใกล้เคียงกับ "สีขาวซีด" (f −1/4 หรือช้ากว่า) คุณสามารถสรุปได้ว่าสิ่งนี้แสดงให้เห็นถึงลักษณะที่ไม่เป็นไปตามธรรมชาติของพฤติกรรม 1 / f ตลอดจนถึงศูนย์ แต่มีคำอธิบายที่เป็นไปได้อีกข้อหนึ่งคือ opamp นี้ประสบกับเสียงระเบิดดังเล็กน้อย นั่นจะสอดคล้องกับความลาดชันที่ "เร็วกว่าสีชมพู" ประมาณ 1Hz (เรียกคืนสเปกตรัมการระเบิดเสียงดังในรูปที่ 8.6) และยังนำคุณไปสู่การลาดเอียงช้ากว่าสีชมพูที่ความถี่ต่ำอย่างไม่ถูกต้อง จุดสิ้นสุดของสเปกตรัมในรูปที่ 8.107

ที่มา: ศิลปะอิเล็กทรอนิกส์ ที่มา: ศิลปะอิเล็กทรอนิกส์

กราฟที่น่าสนใจที่สุดสำหรับฉันคือ 8.106 ซึ่งแสดงแอมป์เสียงต่ำที่มีตัวกรองต่างกัน เสียงแอมพลิจูดที่ใหญ่ที่สุดคือ 100Hz-1kHz และ 0.1-1Hz หากกราฟนี้ยังคง 0.01-0.1Hz มันอาจจะไม่เพิ่มขึ้นมากนัก (และการทดสอบนั้นไม่ได้รันเพราะมันต้องใช้เวลานานเกินไปหรือตัวกรองจะสร้างได้ยาก แต่ใช้การทดลองคิดลองใช้ 0.1Hz -1Hz แล้วสแต็คตั้งแต่ต้นจนจบสองสามครั้งแอมพลิจูดจะไม่เพิ่มขึ้น แต่คุณเพิ่มเวลาดังนั้นถ้าคุณทำ FFT คุณจะไม่เห็นแอมพลิจูดเพิ่มขึ้นและในบางจุดมันกลับมาที่ DC ซึ่งจะเป็นค่าประมาณศูนย์ทำไมเป็นศูนย์เพราะนั่นคือที่ที่ค่าเฉลี่ยของเสียง

ในสายงานของฉันฉันได้วิ่ง FFTs ในระดับเดือน (ฉันไม่มีในมือ) แต่พวกเขาจะแบนออกและไม่ขึ้นไปตลอดกาล

สิ่งที่สองที่ควรทราบคือคุณจะมีแหล่งกำเนิดเสียงอื่น ๆ อีกมากมายในช่วงครึ่งชั่วโมงถึงวันคุณกำลังป้อนสัญญาณรบกวนอุณหภูมิ เครื่องปรับอากาศรอบวันอากาศและแรงดันเริ่มมีผลการวัดระดับต่ำ