វិធីកាត់បន្ថយសំលេងរំខានរបស់ photodetectors
សំលេងរំខានរបស់ឧបករណ៍ចាប់រូបភាពរួមមានៈ សំលេងរំខានបច្ចុប្បន្ន សំលេងកម្ដៅ សំលេងរំខានការបាញ់ សំលេងរំខាន 1/f និងសំលេងរំខានធំទូលាយ។ល។ លើកនេះ យើងនឹងណែនាំអំពីលក្ខណៈ និងចំណាត់ថ្នាក់នៃសំឡេងរំខានលម្អិតបន្ថែមទៀត ដើម្បីជួយអ្នកគ្រប់គ្នាឱ្យយល់កាន់តែច្បាស់អំពីផលប៉ះពាល់នៃប្រភេទផ្សេងៗនៃសំឡេងនៅលើសញ្ញាលទ្ធផលនៃឧបករណ៍ចាប់រូបភាព។ មានតែការយល់ដឹងពីប្រភពនៃសំលេងរំខានប៉ុណ្ណោះ ទើបយើងអាចកាត់បន្ថយ និងធ្វើអោយសំលេងរំខានរបស់ photodetectors កាន់តែប្រសើរឡើង ដោយហេតុនេះ ធ្វើអោយប្រសើរឡើងនូវអនុបាត signal-to-noise នៃប្រព័ន្ធ។
សំឡេងរំខានគឺជាការប្រែប្រួលដោយចៃដន្យដែលបណ្តាលមកពីលក្ខណៈដាច់ដោយឡែករបស់ក្រុមហ៊ុនបញ្ជូនបន្ទុក។ ជាពិសេសនៅក្នុងបែបផែន photoelectric នៅពេលដែល photons វាយប្រហារសមាសធាតុរស្មីសំយោគដើម្បីបង្កើតអេឡិចត្រុង ការបង្កើតអេឡិចត្រុងទាំងនេះគឺចៃដន្យ ហើយអនុលោមតាមការបែងចែក Poisson ។ លក្ខណៈវិសាលគមនៃសំឡេងរំខានគឺសំប៉ែត និងឯករាជ្យនៃប្រេកង់ប្រេកង់ ហើយដូច្នេះវាត្រូវបានគេហៅថាសំឡេងពណ៌សផងដែរ។ ការពិពណ៌នាគណិតវិទ្យា៖ តម្លៃឫសមធ្យមការ៉េ (RMS) នៃសំលេងរំខានអាចត្រូវបានបង្ហាញជា៖
ក្នុងចំណោមពួកគេ៖
e: បន្ទុកអេឡិចត្រូនិច (ប្រហែល 1.6 × 10-19 coulombs)
Idark: ចរន្តងងឹត
Δf: កម្រិតបញ្ជូន
សំឡេងរំខានគឺសមាមាត្រទៅនឹងទំហំនៃចរន្ត ហើយមានស្ថេរភាពនៅគ្រប់ប្រេកង់។ នៅក្នុងរូបមន្ត Idark តំណាងឱ្យចរន្តងងឹតនៃ photodiode ។ នោះគឺនៅក្នុងការអវត្ដមាននៃពន្លឺ photodiode មានសំលេងរំខានបច្ចុប្បន្នងងឹតដែលមិនចង់បាន។ ដោយសារសម្លេងរំខាននៅផ្នែកខាងមុខនៃឧបករណ៍ចាប់រូបភាព ចរន្តងងឹតកាន់តែធំ សំលេងរំខានរបស់ឧបករណ៍ចាប់រូបភាពកាន់តែធំ។ ចរន្តងងឹតក៏រងផលប៉ះពាល់ដោយវ៉ុលប្រតិបត្តិការលំអៀងនៃ photodiode ពោលគឺវ៉ុលប្រតិបត្តិការលំអៀងកាន់តែធំ ចរន្តងងឹតកាន់តែធំ។ ទោះជាយ៉ាងណាក៏ដោយ វ៉ុលដំណើរការដោយលំអៀងក៏ប៉ះពាល់ដល់សមត្ថភាពប្រសព្វនៃ photodetector ផងដែរ ដោយហេតុនេះជះឥទ្ធិពលលើល្បឿន និងកម្រិតបញ្ជូនរបស់ photodetector ។ លើសពីនេះទៅទៀត តង់ស្យុងលំអៀងកាន់តែច្រើន ល្បឿន និងកម្រិតបញ្ជូនកាន់តែធំ។ ដូច្នេះ ទាក់ទងនឹងការបាញ់សំឡេង ចរន្តងងឹត និងកម្រិតបញ្ជូននៃ photodiodes ការរចនាសមហេតុផលគួរតែត្រូវបានអនុវត្តទៅតាមតម្រូវការគម្រោងជាក់ស្តែង។
2. 1/f Flicker Noise
សំឡេងរំខាន 1/f ដែលត្រូវបានគេស្គាល់ថាជាសំឡេងភ្លឹបភ្លែតៗ ភាគច្រើនកើតឡើងនៅក្នុងជួរប្រេកង់ទាប ហើយជាប់ទាក់ទងនឹងកត្តាដូចជាពិការភាពសម្ភារៈ ឬភាពស្អាតនៃផ្ទៃ។ ពីដ្យាក្រាមលក្ខណៈវិសាលគមរបស់វា វាអាចត្រូវបានគេមើលឃើញថាដង់ស៊ីតេនៃវិសាលគមថាមពលរបស់វាមានទំហំតូចជាងយ៉ាងខ្លាំងនៅក្នុងជួរប្រេកង់ខ្ពស់ជាងនៅក្នុងជួរប្រេកង់ទាប ហើយសម្រាប់រាល់ការកើនឡើង 100 ដង ដង់ស៊ីតេនៃវិសាលគមនៃសំលេងរំខានមានការថយចុះចំនួន 10 ដង។ ដង់ស៊ីតេថាមពលនៃសំលេងរំខាន 1/f គឺសមាមាត្រច្រាសទៅនឹងប្រេកង់ នោះគឺ៖
ក្នុងចំណោមពួកគេ៖
SI(f)៖ ដង់ស៊ីតេនៃថាមពលសំឡេងរំខាន
ខ្ញុំ៖ បច្ចុប្បន្ន
f: ប្រេកង់
សំលេងរំខាន 1/f មានសារៈសំខាន់នៅក្នុងជួរប្រេកង់ទាប ហើយចុះខ្សោយនៅពេលដែលប្រេកង់កើនឡើង។ លក្ខណៈនេះធ្វើឱ្យវាក្លាយជាប្រភពសំខាន់នៃការជ្រៀតជ្រែកក្នុងកម្មវិធីប្រេកង់ទាប។ 1/f noise និង wideband noise ភាគច្រើនមកពីវ៉ុលនៃ amplifier ប្រតិបត្តិការនៅខាងក្នុង photodetector។ មានប្រភពសំលេងរំខានជាច្រើនទៀតដែលប៉ះពាល់ដល់សំលេងរំខានរបស់ photodetectors ដូចជាសំលេងរំខាននៃការផ្គត់ផ្គង់ថាមពលនៃ amplifiers ប្រតិបត្តិការ សំលេងរំខានបច្ចុប្បន្ន និង thermal noise នៃ resistance network ក្នុងការទទួលបាននៃ operation amplifier circuits។
3. វ៉ុល និងសំលេងរំខានបច្ចុប្បន្ននៃ amplifier ប្រតិបត្តិការ៖ ដង់ស៊ីតេវ៉ុល និងចរន្តត្រូវបានបង្ហាញក្នុងរូបខាងក្រោម៖
នៅក្នុងសៀគ្វី amplifier ប្រតិបត្តិការ សំលេងរំខានបច្ចុប្បន្នត្រូវបានបែងចែកទៅជាសំលេងរំខានបច្ចុប្បន្នក្នុងដំណាក់កាល និងសំលេងរំខានបច្ចុប្បន្នបញ្ច្រាស។ សំលេងរំខានចរន្តក្នុងដំណាក់កាល i+ ហូរកាត់ប្រភពធន់ទ្រាំខាងក្នុង Rs បង្កើតសំលេងរំខានវ៉ុលសមមូល u1= i+*Rs ។ I- បញ្ច្រាសសំលេងរំខានបច្ចុប្បន្នហូរតាមរយៈ រេស៊ីស្តង់ R ដែលទទួលបានសមមូល ដើម្បីបង្កើតសំលេងរំខានវ៉ុលសមមូល u2= I-* R. ដូច្នេះនៅពេលដែល RS នៃការផ្គត់ផ្គង់ថាមពលមានទំហំធំ វ៉ុលដែលបំប្លែងពីសំលេងរំខានបច្ចុប្បន្នក៏មានទំហំធំផងដែរ។ ដូច្នេះ ដើម្បីបង្កើនប្រសិទ្ធភាពសម្រាប់សំលេងរំខានកាន់តែប្រសើរ សំលេងរំខាននៃការផ្គត់ផ្គង់ថាមពល (រួមទាំងភាពធន់ខាងក្នុង) ក៏ជាទិសដៅសំខាន់សម្រាប់ការបង្កើនប្រសិទ្ធភាពផងដែរ។ ដង់ស៊ីតេវិសាលគមនៃសំលេងរំខានបច្ចុប្បន្នមិនផ្លាស់ប្តូរជាមួយនឹងការប្រែប្រួលប្រេកង់ផងដែរ។ ដូច្នេះបន្ទាប់ពីត្រូវបានពង្រីកដោយសៀគ្វី វាដូចជាចរន្តងងឹតនៃ photodiode បង្កើតជាសំលេងរំខាននៃការថតចម្លងយ៉ាងទូលំទូលាយ។
4. សំលេងរំខានកំដៅនៃបណ្តាញធន់ទ្រាំសម្រាប់ការទទួលបាន (កត្តាពង្រីក) នៃសៀគ្វី amplifier ប្រតិបត្តិការអាចត្រូវបានគណនាដោយប្រើរូបមន្តដូចខាងក្រោម:
ក្នុងចំណោមពួកគេ៖
k៖ ថេរ Boltzmann (1.38 × 10-23J/K)
T: សីតុណ្ហភាពដាច់ខាត (K)
R: Resistance (ohms) thermal noise គឺទាក់ទងទៅនឹងសីតុណ្ហភាព និងតម្លៃ resistance ហើយវិសាលគមរបស់វាគឺសំប៉ែត។ វាអាចត្រូវបានគេមើលឃើញពីរូបមន្តដែលតម្លៃធន់នឹងការទទួលបានកាន់តែធំ សម្លេងកម្ដៅកាន់តែធំ។ កម្រិតបញ្ជូនកាន់តែធំ សម្លេងកម្ដៅក៏កាន់តែធំផងដែរ។ ដូច្នេះ ដើម្បីធានាថាតម្លៃ Resistance និង Bandwidth បំពេញបានទាំងតម្រូវការទទួលបាន និងតម្រូវការ Bandwidth ហើយនៅទីបំផុតក៏ទាមទារនូវកម្រិតសំឡេងទាប ឬសមាមាត្រសញ្ញា-សំឡេងរំខានខ្ពស់ផងដែរ ការជ្រើសរើសឧបករណ៍ទប់ទល់នឹងការទទួលបានត្រូវគិតគូរ និងវាយតម្លៃយ៉ាងប្រុងប្រយ័ត្នដោយផ្អែកលើតម្រូវការគម្រោងជាក់ស្តែង ដើម្បីសម្រេចបាននូវអនុបាតសញ្ញា-សំឡេងរំខានដ៏ល្អនៃប្រព័ន្ធ។
សង្ខេប
បច្ចេកវិទ្យាកែលម្អសំលេងរំខានដើរតួនាទីយ៉ាងសំខាន់ក្នុងការបង្កើនដំណើរការនៃឧបករណ៍ចាប់រូបភាព និងឧបករណ៍អេឡិចត្រូនិច។ ភាពជាក់លាក់ខ្ពស់មានន័យថាសំលេងរំខានទាប។ ដោយសារបច្ចេកវិជ្ជាទាមទារភាពជាក់លាក់ខ្ពស់ តម្រូវការសម្រាប់សំឡេងរំខាន សមាមាត្រសញ្ញាទៅសំឡេងរំខាន និងថាមពលសំឡេងដែលសមមូលនៃឧបករណ៍ចាប់រូបភាពក៏កាន់តែកើនឡើងផងដែរ។
ពេលវេលាបង្ហោះ៖ ថ្ងៃទី២២ ខែកញ្ញា ឆ្នាំ២០២៥