А.С. Мацаев1, А.А. Мацаев2

1,2 ООО «ИКС» (Москва, Россия)

Постановка проблемы. Фликкер-шума затрагивает интересы специалистов в области радиоэлектроники, физики твёрдого тела, общей физики, химии, биологии, социологии, биржевой торговли, астрономии, сейсмологии и многих других наук и областей деятельности человека. Множество происходящих в природе бед списывается на фликкер-шумы, что, от части, справедливо.

Цель. Рассмотреть физику явления фликкер-шума и возможность управления им.

Результаты. Детально обосновывается физическое определение фликкер-шума или флуктуационного дрейфа, шумовых процессов в нелинейной среде – дрейф нулевой составляющей рабочей точки в условиях интеграции, накапливании нелинейных шумовых отклонений. Рассмотрены процессы возникновения, нарастания, убывания, амплитудных и временных зависимостей и ограничений. Приведена оригинальная электронная модель возникновения фликкер-шума на основе понятия обратного амплитудного детектирования. Представлен метод точной математической аппроксимации аналогового детектирования малых и шумовых сигналов на основе модификации математической модели транзистора. Изложены и физически обоснованы методы эффективной борьбы с фликкер-шумом.

Практическая значимость. Полученные результаты можно использовать в электронных устройствах и системах, в которых замечено проявление фликкер-шумов.

Мацаев А.С., Мацаев А.А.  Фликкер-шум или флуктуационный дрейф рабочей точки // Успехи современной радиоэлектроники. 2022. T. 76. № 7. С. 51–73. DOI: https://doi.org/ 10.18127/j20700784-202107-05

1. Johnson J.B. The Schottky affect in low frequency circuits // Phys. Rev. 1925. V. 26. Р. 71–85.
2. Букингем М. Шумы в электронных приборах и системах / Пер. с англ. М.: Мир. 1986.
3. Proceedings of 25th International Conference on Noise and Fluctuations – ICNF 2019 [online]. URL: https://icnf2019.epfl.ch
4. Flinn I. Extent of the 1/f noise spectrum. 1968, Nature, 219, P. 1356–1357.
5. Мацаев А.С. Комплексная инновация усилителей мощности // Успехи современной радиоэлектроники. 2019. № 4; №7; 2020 №7; №10.
6. Мацаев А.С. Физика фликкер-шума и модификация модели транзистора // Журнал радиоэлектроники [электронный журнал]. 2020. №7. URL: https://doi.org/10.30898/1684-1719.2020.7.15
7. Мацаев А.С. Фликкер-шум. Особенности, разнообразие и управление // Журнал радиоэлектроники [электронный журнал]. 2020. №10. https://doi.org/10.30898/1684-1719.2020.10.7
8. Мацаев А.С. Аппроксимация и точка формирования фликкер-шума // Успехи современной радиоэлектроники. 2021. T. 75. № 6. URL: https://doi.org/10.18127/j20700784-202106-06
9. Симулятор LTspiceXVII [электронный ресурс]. URL: https://www.analog.com/ru/design-center/design-tools-and-calculators/ltspicesimulator.html
10. Титце У., Шенк К. Полупроводниковая схемотехника. Изд. 12-е. Т. I / Пер. с нем. М.: ДМК Пресс. 2008.
11. Титце У., Шенк К. Полупроводниковая схемотехника. Изд. 12-е. Т. II / Пер. с нем. М.: ДМК Пресс. 2007.
12. Getreu I. Modeling the Bipolar Transistor. Amsterdam: Elsevier. 1978.
13. Хоровиц П., Хилл Н. Искусство схемотехники. Изд. 7-е / Пер. с англ. М.: Мир. БИНОМ. 2011.
14. Двайт Г.Б. Таблицы интегралов и другие математические формулы / Пер. c англ. М.: Наука. 1966.
15. Брычков Ю.А., Маричев О.И., Прудников А.П. Таблицы неопределённых интегралов. Изд. 2-е, исправ. М.: ФИЗМАТЛИТ. 2003.
16. Зи С. Физика полупроводниковых приборов: В 2-х книгах. Кн. 1. Пер. с англ. ISBN5-9221-0331-8; Изд. 2-е, перераб. и доп. М.: МИР. 1984.
17. Жигальский Г.П. Курс лекций «Флуктуации и шумы в физических системах», кафедра КФН МИЭТ, URL:  https://studfiles.net/ preview/331761.
18. Van der Ziel A. Nois in Measurements, Wiley, N.Y., 1976.
19. Van der Ziel A., Chenette C.H. Noise in Solid State Devices // Advances in Electronics and Electron Physics. V. 46, Academic, N.Y., 1978.
20. Библиотека LTspiceXVII [электронный ресурс]. URL: https://www.analog.com/ru/design-center/design-tools-and-calculators/ /ltspicesimulator.html. C:\Program Files\LTC\LTspiceXVII\examples\jigs\LM308.asc
21. Библиотека LTspiceXVII [электронный ресурс]. URL: https://www.analog.com/ru/design-center/design-tools-and-calculators/ /ltspicesimulator.html. C:\Program Files\LTC\LTspiceXVII\examples\Educational\LM308.asc
22. Патент RU2519565C2. Генератор шумовых сигналов / Лепеха Ю.П. Приоритет от 10.06.2014.
23. Иванов В.П. Устройство радиомаскировки ПЭМИН на основе сверхширокополосных генераторов шума // Известия ЮФУ. Технические науки. Тематический выпуск. Информационная безопасность. Раздел II. Комплексная защита объектов информатизации. № 1(76). 04.2007.
24. Патент RU2097906C1. Генератор шумовых сигналов / Кадеев А.М., Фадеев Н.М. Приоритет от 27.11.1997.
25. Авиакатастрофы. Конгресс США, итоговый доклад [электронный ресурс]. URL:   https://www.kommersant.ru/doc/4493448.
26. BCS Markets, аналитика, обзор рынков [электронный ресурс]. URL: https://bcsmarkets.com/analytics/reviews/78734.