Cs.Kádár Péter - XXI. századi Diszkónika, 128. Villódzó pattogatott kukorica

A fehér zaj a fénytanból kapta a nevét, ugyanis a fehér fényben az összes szín megtalálható. A hangtechnikában és az elektromosságban, elektronikában színes zajok is vannak. Ezek közös tulajdonsága, hogy a különböző frekvenciájú összetevők előfordulása ugyan továbbra is véletlenszerű, ám a nagyságuk, amplitúdójuk, teljesítmény sűrűségük nem azonos, hanem valamilyen szabályszerűség szerint alakul.

va02
Színes zaj már egyes ellenállásokra is jellemző. Ezek a látszólag egyszerű alkatrészek ugyanis többféle technológiával és anyagból is készülnek. A felhasznált alapanyagok közé tartoznak a szén vegyületei és különböző fémek, illetve azok vegyületei.

A huzalellenállások anyaga valamilyen, az elektromosságot rosszul vezető – de nem félvezető, mert a huzal mindkét irányban ugyanúgy vezeti az áramot – drót, pl. manganin, ami 86% rezet, 12% nikkelt és 2% cinket tartalmaz. Általában kerámiatest hordozza az ellenálláshuzalból készült tekercselést.

va03

A huzalellenállásnak jellemzően csak termikus zaja van, sőt, ezek a legkisebb zajú ellenállások, de a hangtechnikában ritkán alkalmazzuk, mert nagy az induktivitása. A dinamikus mikrofon tekercse is huzalellenállásnak tekinthető, ezért nem is mérhető a színes zaja.

A rétegellenállások anyagát vákuumban gőzölögtetik el. Ez az anyag összefüggő rétegben csapódik le a kerámiatestre. Az anyag fajtája szerint az ellenállás szénréteg, fémréteg, vastagréteg és vékonyréteg kivitelű lehet.

A fémréteg, nikkel vagy króm-nikkel alapanyagú ellenállások zaja is jellemzően fehér zaj. Az igényesebb készülékekben speciális, különösen zajszegény fémréteg ellenállásokat használnak.

va04

A vastagréteg ellenállások ellenállás rétege fémoxid és üveg, illetve fémoxid és kerámia ötvözete, egy kerámia hordozón. Rendkívül zajosak, a zaj fehérzaj jellegű. A felületszerelt (smd) ellenállások egy része is ezzel a technológiával készül.

va05

A vékonyréteg ellenállások anyaga nagyon vékony fémréteg (többnyire nikkel-króm), kerámia vagy üveg hordozón. Az ellenállások értékét válogatással vagy lézerrel állítják be. Zajuk viszonylag alacsony, és fehérzaj jellegű. Az smd ellenállások másik része is vékonyréteg.

va06

A szénréteg ellenállásnak – amely a rétegellenállások legrégebbi változata – a vezetés mechanizmusából adódóan már van frekvenciafüggő zaja. Ez a zaj az ellenálláson átfolyó áramerősségtől, az ellenállás anyagától és az alkatrész kivitelétől, valamint ohmikus értéktől is függ.

va07

Szerencsére, a zaj a kisebb frekvenciák felé nő, amelyekre a hallásmechanizmusunk kevéssé érzékeny.

va08

A szénréteg ellenállások zaja egy gyakorta használt elnevezéshez, az 1/fx zajhoz vezet. Az x hatványkitevő a legegyszerűbb esetben 1, tehát a frekvenciával fordítottan arányos zajról beszélünk. Ez a rózsazaj.

va09

Jól ismered már ezt is: a szintje oktávonként 3 dB-vel csökken.

Hozzáteszem – csakis a tudományosság kedvéért –, hogy az 1/f zaj nem mindig ilyen pontosan rózsazaj, ugyanis a szakirodalomban 1/f zajnak nevezik azt az esetet is, amikor a hatványkitevő 0,8 – 1,2 között van.

Az 1/f zaj másik neve villódzási zaj. Az elektroncsövekben azért van villódzási zaj, mert az elektronok a katódból nem egyenletesen elosztva, hanem csomókban lépnek ki. A félvezetők villódzási zajára még nincs egyértelmű magyarázat, de valószínű, hogy a félvezető kristályhibái, rácstorzulásai és a nem kellően tiszta anyag okozza. A mosfetek villódzási zaja igen jelentős.

A kisebb frekvenciákon tehát a villódzási zaj, a nagyobbakon a sörétzaj és a termikus zaj a meghatározó.

va10

Az 1/f2 zaj nagysága már durvábban, 6dB/oktáv meredekséggel csökken a frekvencia növekedésével, s főként integrált áramkörök alumínium vezetékeiben lép föl. A zajt barna vagy vörös zajnak is hívják.

va11

A rendkívül kis tömegű hordozókkal ellentétben a barna zaj viszonylag nagy tömegű anyagi „darabkák” mozgásaiból származik.

Hasonlítsd hát össze a fehér, a rózsa és a barna zajt!

va12

Vigyázz, nehogy a hangsugárzód kipurcanjon!

Rendkívül kellemetlen, és jellemzően az 1 kHz alatti tartományban kavar be a burst zaj, más néven távíró zaj, impulzus zaj, és ezeknél személetesebb néven a pattogatott kukorica zaj. Ez utóbbi nevet azért kapta, mert a zaj jellege olyan, mint amikor pattogatott kukorica készül.

Sajnos, minden félvezető eszköznek van pattogatott kukorica zaja, és minél kisebb méretű az alkatrész, annál nagyobb ez a zaj. Az oka ismét az, hogy a félvezető alkatrészekben hibák keletkeznek a gyártás során, különösen a „pn” átmeneteknél. S minél parányibb egy tranzisztor, jfet vagy mosfet, annál inkább befolyásolja a működését a hiba.

va13

A zajfeszültség nagysága több száz mikrovolt is lehet, ami ráadásul teljesen véletlenszerűen berobbanó impulzusok sorozataként jelentkezik, kiszámíthatatlan időközönként.

va14

Az eddig bemutatott zajok oka magában az eszközben keresendő. Az elektromágneses tér változásai következtében fellépő zajok viszont „kívülről” jönnek.

Ezeket a zajokat inkább zavaroknak tekintjük, de ez csak szóhasználati kérdés.

Elektromágneses zavart minden elektromos vagy elektronikus készülék bocsát ki, de ez csak akkor válik zavaróvá, ha egy másik készülék működését akadályozza. A zavarforrások olyan elektromágneses jeleket adnak ki, melyek zavarhatják az elektromágneses elven működő készülékeket, berendezéseket.

Természetes zavarforrások a légköri jelenségek (villám, kisülések stb), napkitörések, űresemények stb.

Mesterséges zavarforrások az elektromágneses elven működő készülékek üzemszerű vagy hibás működése során keletkező és a környezetbe kijutó jelei, pl. nagyáramú-, nagyfeszültségű hálózatok ki-, bekapcsolása, rádió- és tv-adó, mobiltelefon, kapcsolóüzemű tápegység, fényszabályzó, meghibásodott villamos berendezés stb.

Az elektromágnes zavarok nagyon aljasak, mert mindenféle módokon terjednek: elektromos vezetéssel, sugárzással, galvanikus csatolással, kapacitív csatolással, induktív csatolással. Biztos lehetsz benne, hogy valamelyik terjedési mód eléri a mikrofonodat is.

va15

A vezetett zavarjel azt jelenti, hogy a zavaró elektromágneses jel ugyanazon a vezetéken terjed, amelyiken a hasznos jel. A zavaró jel rácsücsül a hasznos jelre.

Sugárzás esetén a zavarjel-forrás és a vevő egymástól „távol” van – ez persze néhány cm ugyanúgy lehet, mint több tízezer km. A zavarforrás és a megzavart készülék adó-vevő antenna rendszerként, „rádióként” működik.

A galvanikus csatolás során a zavarjel a hasznos jel és a zavaró jel közös impedanciáján – például a földelésen – keresztül hat a hasznos jelre. Mivel itt megint megjelent a földhurok nevű ördög, ismét fenyegetlek, hogy még lesz róla szó.

A kapacitív csatolás az egymás mellett elhelyezett eszközök, vezetékek között alakulhat ki. Ilyen lehet egy hosszú mikrofonkábel.

Az induktív csatolás egymás mellett elhelyezett eszközök, vezetékek között jöhet létre, vagyis az egyik áramkörben folyó áram mágneses tere feszültséget indukál a másik berendezésben. Erre különösen a dinamikus mikrofon érzékeny.

va16