শট শব্দটি প্রথম জার্মান পদার্থবিজ্ঞানী 'ওয়াল্টার স্কটকি' দ্বারা তৈরি করা হয়েছিল যিনি ইলেকট্রন এবং আয়ন নির্গমন তত্ত্বের সম্প্রসারণে প্রধান ভূমিকা পালন করেছিলেন। থার্মিয়নিক ভালভ বা ভ্যাকুয়াম টিউবগুলিতে কাজ করার সময়, তিনি লক্ষ্য করেছিলেন যে সমস্ত বাহ্যিক শব্দের উত্স অপসারণ করার পরেও দুটি ধরণের শব্দ থেকে যায়। একটি তিনি নির্ধারণ করেছিলেন তাপমাত্রার একটি ফলাফল যা তাপীয় শব্দ হিসাবে পরিচিত যেখানে অবশিষ্টটি হল শট নয়েজ। ভিতরে বিদ্যুৎ বর্তনী , জনসন/থার্মাল নয়েজ, শট নয়েজ, 1/f নয়েজ, বা পিঙ্ক/ফ্লিকার নয়েজের মতো বিভিন্ন ধরনের শব্দের উৎস রয়েছে। এই নিবন্ধটি একটি ওভারভিউ আলোচনা শট শব্দ - অ্যাপ্লিকেশনগুলির সাথে কাজ করা।
শট নয়েজ কি?
বৈদ্যুতিক চার্জের বিচ্ছিন্ন প্রকৃতি থেকে সৃষ্ট এক ধরনের ইলেকট্রনিক শব্দ শট নয়েজ নামে পরিচিত। ইলেকট্রনিক সার্কিটে, এই শব্দের একটি ডিসি কারেন্টে এলোমেলো ওঠানামা থাকে কারণ আসলে কারেন্টে ইলেকট্রনের প্রবাহ থাকে। এই গোলমাল প্রধানত মধ্যে লক্ষণীয় সেমিকন্ডাক্টর ডিভাইস যেমন Schottky ব্যারিয়ার ডায়োড, PN জংশন এবং টানেল জংশন। তাপীয় শব্দের মতো নয়, এই শব্দটি প্রধানত কারেন্টের প্রবাহের উপর নির্ভর করে এবং এটি PN টানেলিং জংশন ডিভাইসে আরও স্পষ্ট।
শট শব্দ অত্যন্ত ছোট স্রোতের সাথে তাৎপর্যপূর্ণ যখন প্রধানত স্বল্প সময়ের স্কেলে পরিমাপ করা হয়। এই শব্দটি বিশেষভাবে লক্ষণীয় যখনই বর্তমান মাত্রা বেশি না হয়। তাই এটি মূলত পরিসংখ্যানগত বর্তমান প্রবাহের কারণে।
শট নয়েজ সার্কিট
একটি ফটো সমাবেশ সার্কিট সহ শট নয়েজ পরীক্ষামূলক সেটআপ নীচে দেখানো হয়েছে। এই সেটআপটিতে একটি পরিবর্তনশীল-তীব্রতার আলোর বাল্ব রয়েছে এবং ফটোডিওড যা একটি সাধারণ সার্কিটের সাথে সংযুক্ত। নিম্নলিখিত সার্কিটে, মাল্টিমিটারটি ফটো সার্কিটের সাথে সিরিজে সংযুক্ত একটি RF প্রতিরোধকের জুড়ে ভোল্টেজ সরবরাহ পরিমাপ করতে ব্যবহৃত হয়।
সার্কিটের একটি সুইচ ফটোকারেন্ট (বা) সার্কিটের বাকি অংশে ক্রমাঙ্কন সংকেত দেওয়া যাবে কিনা তা বেছে নেয়। ডান পাশে থাকা অপ-অ্যাম্পটি প্রতিরোধকের সাথে সমান্তরালভাবে সংযুক্ত থাকে যার ফলে শট নয়েজ অ্যাসেম্বলি বক্সের প্রায় দশগুণ লাভ হয়।
অসিলোস্কোপ ডিজিটালভাবে ফলে গোলমাল সংকেত অন্তর্ভুক্ত করতে ব্যবহৃত হয়. একটি ফাংশন জেনারেটর একটি অ্যাটেনুয়েটর সহ সিরিজে ব্যবহার করা হয় লাভ বক্ররেখা সামঞ্জস্য করতে। এখানে, আমরা একটি ফাংশন জেনারেটর ব্যবহার করে একটি ক্ষয়প্রাপ্ত সাইনোসয়েডাল সংকেতের মাধ্যমে পরিমাপ চেইনের খুব সাবধানে ক্রমাঙ্কনের সাথে শট নয়েজ পরীক্ষা শুরু করেছি। লাভ রেকর্ড করা হয় (g(f) = Vout(f)/Vin(f))।
এই পরীক্ষার সময়, আমরা কেবল শব্দের আরএমএস ভোল্টেজ রেকর্ড করেছি যা অসিলোস্কোপ দ্বারা আলোক ফটো সার্কিট ভিএফ-এর মধ্যে 8টি ভিন্ন ভোল্টেজের জন্য 20 বার পরিমাপ করা হয়। এর পরে, আমরা ফটো সার্কিট ভেঙেছি এবং পটভূমিতে শব্দের মাত্রা রেকর্ড করেছি।
এই সার্কিটে, অসিলোস্কোপ দ্বারা ব্যবহৃত একীকরণ সময়ের উপর নির্ভর করে পরিমাপ করা শব্দটি কিছুটা পরিবর্তন করা যেতে পারে, তবে, এটি 0.1% অনিশ্চয়তার ক্রম অনুসারে পরিবর্তিত হয় এবং আমরা এটিকে উপেক্ষা করতে পারি, কারণ এটি সৃষ্ট অনিশ্চয়তার মাধ্যমে প্রভাবিত হয়। ভোল্টেজের মধ্যে এলোমেলো ওঠানামা।
শট নয়েজ কারেন্ট সূত্র
শট শব্দ ঘটে যখন একটি জুড়ে বর্তমান প্রবাহ পিএন জংশন . বিভিন্ন জংশন উপর উপস্থিত আছে ইন্টিগ্রেটেড সার্কিট . ব্যারিয়ার ক্রসিং সহজভাবে এলোমেলো এবং উৎপন্ন ডিসি কারেন্ট হল বিভিন্ন এলোমেলো প্রাথমিক কারেন্ট সিগন্যালের সমষ্টি। এই শব্দটি সমস্ত ফ্রিকোয়েন্সির উপরে স্থিতিশীল। শট নয়েজ কারেন্ট সূত্রটি নিচে দেখানো হয়েছে।
ইন = √2qIΔf
কোথায়,
'q' হল একটি ইলেকট্রনের চার্জ যা 1.6 × 10-19 কুলম্বের সমান।
'আমি' হল সমগ্র জংশন জুড়ে স্রোতের প্রবাহ।
'Δf' হল হার্টজে ব্যান্ডউইথ।
পার্থক্য B/W শট নয়েজ, জনসন নয়েজ এবং ইমপালস নয়েজ
শট নয়েজ, জনসন নয়েজ এবং ইমপালস নয়েজের মধ্যে পার্থক্য নিচে আলোচনা করা হয়েছে।
|
শট নয়েজ |
জনসন গোলমাল |
ইমপালস নয়েজ |
| ইলেকট্রন/গর্তের মাধ্যমে বাহিত চার্জের বিচ্ছিন্ন প্রকৃতির কারণে যে শব্দটি উদ্ভূত হয় তাকে শট নয়েজ বলে। | চার্জ ক্যারিয়ারের তাপীয় আন্দোলনের মাধ্যমে যে শব্দ উৎপন্ন হয় তাকে জনসন নয়েজ বলা হয়। | যে আওয়াজটি দ্রুত তীক্ষ্ণ শব্দ ধারণ করে অন্যথায় বন্দুকের গুলির মতো শট সময়কালের একটি দ্রুত বিস্ফোরণ তাকে ইমপালস নয়েজ বলে। |
| এই শব্দ কোয়ান্টাম নয়েজ নামেও পরিচিত। | জনসন নয়েজকে Nyquist noise/থার্মাল নয়েজও বলা হয়। | ইমপালস নয়েজ বিস্ফোরণ শব্দ হিসাবেও পরিচিত। |
| এই শব্দ ফ্রিকোয়েন্সি এবং তাপমাত্রা স্বাধীন। | এই শব্দটি তাপমাত্রার সমানুপাতিক। | এটি তাপমাত্রা নির্ভর নয়। |
| এই শব্দটি প্রধানত অপটিক্যাল ডিভাইসের মধ্যে ফোটন গণনার সময় ঘটে, যেখানেই এই শব্দটি বিমের কণা প্রকৃতির সাথে যুক্ত থাকে। | তাপীয় গোলমাল প্রধানত একটি কন্ডাকটরের মধ্যে মুক্ত ইলেক্ট্রনের এলোমেলো গতির দ্বারা ঘটে যা তাপীয় আন্দোলনের ফলে হয়। | ইমপালস শব্দ প্রধানত ইলেক্ট্রো-মেকানিক্যাল সুইচিং সিস্টেমের মাধ্যমে বজ্রপাত এবং ভোল্টেজ ট্রানজিয়েন্টের মাধ্যমে ঘটে। |
সুবিধাগুলি এবং অসুবিধাগুলি
দ্য শট শব্দের সুবিধা নিম্নলিখিত অন্তর্ভুক্ত.
- উচ্চ ফ্রিকোয়েন্সিতে শট নয়েজ হল টেরেস্ট্রিয়াল ডিটেক্টরের জন্য সীমিত শব্দ।
- এই গোলমাল অন্যান্য পরীক্ষামূলক পদ্ধতির বাইরে মৌলিক শারীরিক প্রক্রিয়াগুলির উপর মূল্যবান তথ্য সরবরাহ করে।
- যেহেতু সিগন্যালের শক্তি আরও দ্রুত বৃদ্ধি পায়, তাই শট নয়েজের আপেক্ষিক অনুপাত হ্রাস পায় এবং S/N অনুপাত বৃদ্ধি পায়।
দ্য শট শব্দের অসুবিধা নিম্নলিখিত অন্তর্ভুক্ত.
- ফটোডিওডে শনাক্ত করা ফোটনের সংখ্যার মধ্যে ওঠানামার কারণে এই শব্দটি হয়।
- টানেল জংশনের মধ্য দিয়ে গঠিত লো-পাস ফিল্টার (LPF) এর কারণে সংকেত হারানোর জন্য ক্ষতিপূরণের জন্য পরিমাপ-পরবর্তী ডেটা পরিবর্তনের প্রয়োজন।
- এটি কোয়ান্টাম-সীমিত তীব্রতার শব্দ। উচ্চ-শব্দ ফ্রিকোয়েন্সির জন্য ন্যূনতম হিসাবে বিভিন্ন লেজারগুলি শট নয়েজের খুব কাছাকাছি।
অ্যাপ্লিকেশন
দ্য শট শব্দের অ্যাপ্লিকেশন নিম্নলিখিত অন্তর্ভুক্ত.
- এই শব্দটি প্রধানত পিএন জংশন, টানেল জংশন এবং স্কোটকি ব্যারিয়ার ডায়োডের মতো সেমিকন্ডাক্টর ডিভাইসগুলিতে দৃশ্যমান।
- এটি মৌলিক পদার্থবিদ্যা, অপটিক্যাল সনাক্তকরণ, ইলেকট্রনিক্স, টেলিকমিউনিকেশন ইত্যাদিতে উল্লেখযোগ্য।
- দানাদার বর্তমান প্রকৃতির প্রভাব হিসাবে ইলেকট্রনিক এবং আরএফ সার্কিটে এই ধরনের শব্দের সম্মুখীন হয়।
- খুব কম-পাওয়ার সিস্টেমে এই শব্দটি খুবই তাৎপর্যপূর্ণ।
- এই শব্দটি কোয়ান্টাইজড চার্জ প্রকৃতি এবং pn-জংশন জুড়ে পৃথক ক্যারিয়ার ইনজেকশনের সাথে সম্পর্কিত।
- এই শব্দটি কেবলমাত্র ভারসাম্যের কারেন্টের ওঠানামা থেকে আলাদা করা হয় যা কোন ভোল্টেজ প্রয়োগ না করে এবং কারেন্টের স্বাভাবিক প্রবাহ ছাড়াই ঘটে।
- শট নয়েজ হল বৈদ্যুতিক প্রবাহের মধ্যে সময়-নির্ভর ওঠানামা যা ইলেক্ট্রন চার্জের বিচ্ছিন্নতার কারণে ঘটে।
প্রশ্ন)। শট নয়েজকে হোয়াইট নয়েজ বলা হয় কেন?
ক)। এই শব্দটি প্রায়শই সাদা গোলমাল হিসাবে পরিচিত কারণ এটির একটি সামঞ্জস্যপূর্ণ বর্ণালী ঘনত্ব রয়েছে। সাদা গোলমালের প্রধান উদাহরণ হল শট নয়েজ এবং থার্মাল নয়েজ।
প্রশ্ন)। যোগাযোগে নয়েজ ফ্যাক্টর কী?
এটি একটি ডিভাইসের মধ্যে S/N অনুপাতের অবনতির পরিমাপ। সুতরাং, এটি আউটপুটে S/N অনুপাতের সাথে i/p-এ S/N অনুপাতের অনুপাত।
প্রশ্ন)। ফটোডিটেক্টরে শট নয়েজ কী?
ক)। অপটিক্যাল হোমোডিন সনাক্তকরণে ফটোডিটেক্টরের মধ্যে শট শব্দটি হয় কোয়ান্টাইজড ইলেক্ট্রোম্যাগনেটিক ফিল্ডের শূন্য পয়েন্টের ওঠানামাকে দায়ী করা হয়, অন্যথায় ফোটন শোষণ পদ্ধতির পৃথক প্রকৃতির জন্য।
প্রশ্ন)। শট নয়েজ কিভাবে পরিমাপ করা হয়?
ক)। শট নয়েজ = 10 লগ(2hν/P) dBc/Hz-এ এইরকম ব্যবহার করে এই শব্দটি পরিমাপ করা হয়। dBc-এর মধ্যে 'c' সিগন্যালের সাথে আপেক্ষিক, এইভাবে আমরা dBm/Hz-এর মধ্যে শট নয়েজ পাওয়ার পাওয়ার জন্য সিগন্যাল পাওয়ার 'P'-এর মাধ্যমে গুণ করি।
প্রশ্ন)। আপনি কিভাবে শট নয়েজ কমাতে পারেন?
এই গোলমাল দ্বারা হ্রাস করা যেতে পারে
- সংকেত শক্তি বৃদ্ধি: সিস্টেমে কারেন্টের পরিমাণ বাড়ানো শট নয়েজের আপেক্ষিক অবদানকে হ্রাস করবে।
- সংকেতের গড়: একই সংকেতের একাধিক পরিমাপের গড় শট নয়েজ কমিয়ে দেবে, কারণ সময়ের সাথে গোলমাল গড় হয়ে যাবে।
- নয়েজ ফিল্টার প্রয়োগ করা: ফিল্টার যেমন লো-পাস ফিল্টারগুলি সিগন্যাল থেকে উচ্চ-ফ্রিকোয়েন্সি শব্দ উপাদানগুলি সরাতে ব্যবহার করা যেতে পারে।
- তাপমাত্রা হ্রাস: সিস্টেমের তাপমাত্রা বৃদ্ধি তাপ শব্দের পরিমাণ বৃদ্ধি করবে, শট শব্দ তুলনামূলকভাবে কম তাৎপর্যপূর্ণ হবে।
- সঠিক ডিটেক্টর নির্বাচন করা: একটি বৃহত্তর সক্রিয় এলাকা বা উচ্চতর ইলেক্ট্রন সংগ্রহের দক্ষতা সহ একটি ডিটেক্টর ব্যবহার করা শটের শব্দের প্রভাব কমাতে পারে।
এইভাবে, এই শট শব্দের একটি ওভারভিউ এবং এর অ্যাপ্লিকেশন। সাধারণত, যখনই একটি ভোল্টেজ ডিফারেনশিয়াল বা সম্ভাব্য বাধা থাকে তখন এই শব্দটি ঘটে। একবার ছিদ্র এবং ইলেকট্রনের মত চার্জ বাহক বাধা অতিক্রম করে, তারপর এই শব্দ উৎপন্ন হতে পারে। উদাহরণস্বরূপ, একটি ট্রানজিস্টর, একটি ডায়োড এবং একটি ভ্যাকুয়াম টিউব সবই শট শব্দ তৈরি করবে। এখানে আপনার জন্য একটি প্রশ্ন, গোলমাল কি?
