Главная  Носители тока 

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 [ 11 ] 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74

с направлениями, показанными на рис. 3.4,6. Теперь мы можем заменить эти источники шума источником тока ii между i и g и источником тока to между о и g, с полярностями, показанными на рисунке, где

H = kg + Ho, io = iog + iio- (3.11)

В общем случае эти два источника тока будут частично коррелированными, так что шум можно описывать

тремя параметрами: i\ и/jt*o. где' звездочкой отмечена комплексно-сопряженная рсличина. Так как последний параметр является, вообще говоря, комплексным, на самом деле шум описывается четырьмя числовыми характеристиками.

В час1ных случаях источники шума могут быть некоррелированными, и при определенных условиях ц может равняться кулю. Таково, например, положение с полевыми транзисторами (ПТ) в схеме с общим истоком и с вакуумными лампами на относительно низких частотах, поскольку на эти приборы подается смещение, при котором токи затвора в ПТ и сетки в лампе равны нулю и они не могут содержать никаких флуктуации на низких частотах. На более высоких частотах, как будет показано в гл. 5 и 6, это уже неверно.

Полная эквивалентная схема двухполюсника показана на рис. 3.4,0. Здесь мы добавили входную Yi и выходную Ко проводимости прибора и представили передаточные свойства по сигналу источником тока YnepVi, где Упер - высокочастотная переходная или прямая взаимная проводимость (комплексная крутизна) этого прибора. На низких частотах она сводится к крутизне прибора gm. кроме нее, может присутствовать также проводимость обратной связи Уог, которая, как правило, оказывается реактивной и может быть нейтрализована при помощи соответствующей настройки или другими способами; мы предполагаем, что это сделано. Лишь в редких случаях оказывается, что Уо, имеет значительную вещественную часть.

Можно еще упростить эквивалентную схему, заменив источник тока г'о эквивалентной э. д. с. ео = to/Упер, включенной последовательно со входом (рис. 3.4,г). Эта схема весьма хорошо подходит для ПТ или вакуумной лампы, но для транзистора с общим эмиттером необходимо добавить эффективное сопротивление Гь области базы; это сопротивление базы включено последовательно со



входом (рис. ЗЛ,д) и с ним связан шум, являющийся тепловым. Необходимо здесь отметить, что источник тока ii оказывается подключенным к внутренним зажимам, а не к внешним.

Такова общая эквивалентная схема, которую всегда можно использовать. Однако она имеет тот недостаток, что для каждого варианта включения прибора получаются различные эквивалентные схемы (например, для схем на ПТ с общим истоком, общим затвором и общим стоком), и для каждой из этих схем необходимо делать отдельное вычисление. Но если рассчитать для этих цепей коэффициент шума, который определен в § 3.2, то окажется, что для них он будет почти одинаков (гл. 7). Поэтому достаточно знать схему только для одного из трех вариантов включения (в приведенном случае - для ПТ с общим истоком). Более того, в случае транзисторных схем часто определяют эквивалентную схему для транзистора с общей базой, пользуясь несколько иным подходом (см. гл. 7), а в других вариантах включения используют ее.

Если вернуться теперь к эквивалентной схеме на рис. 3.4,0, то можно ввести эквивалентные токи насыщенного диода /оквг .и /экЕо ДЛЯ 1{ И tq соответственно, пользуясь соотношениями

72qI iAf, 7=2<?/3..3,cAf. (3.12)

Эти величины можно измерить так же, как эквивалентные токи насыщенного диода любой цепи с одним входом, закорачивая один из двух входов. Чтобы измерить /экв.г, закорачивают выход схемы по высокой частоте, а чтобы измерить /вкв.о, закорачивают вход схемы по высокой частоте.

В то время как г' и можно измерить непосредственно, характеристика взаимиой корреляции может быть определена только при помощи дополцителыюго усилителя (см. гл. 7).

Иногда удобно использовать измеренные величины шв,г И gi, чтобы найти эквивалентную шумовую температуру Tni проводимости gi Б соответствии с определением

2qh 4kTigi, Т^г = -. (3.13)



Удобно также заменить шумовую э. д. с. (рис. 3. 4,г) эквивалентным шумовым сопротивлением в соответствии с определением

?===4Af или R = ,iS.M)

где 7 = 290 °К. Это особенно полезно, если t = 0 или если ток ii некоррелирован с i-

Если i можно пренебречь, то шумовое сопротивление измеряется очень просто при помощи схемы на рис. 3.5.

Исследуемый прибор

Основной усилитель

Измеритель мощности

V г

Рис. 3.5. Схема для измерения шумового сопротивления трехполюс-

ного прибора.

Здесь исследуемый прибор использован в первом каскаде усилителя; между входом и землей включено переменное сопротивление R, и также ключ, который периодически замыкается и размыкается. Если g - коэффициент усиления усилителя, то средний квадрат выходного напряжения усилителя при замкнутом ключе равен 4Го/?и.6яфф§р, а соответствующая величина при разомкнутом ключеравна 4kTo{R-\-Rn)Bs\gY, где Вэфф - эффективная шумовая полоса усилителя, определенная равенством (2.22а). Подбирая R так, чтобы последняя величина стала вдвое больше первой, имеем

Этот метод оказывается весьма эффективным на относительно низких частотах, например до 500 кгц. Для точного измерения необходимо, чтобы вклад мощности шума основного усилителя в мощность выходного шума либо был пренебрежимо мал, либо легко учитывался. Первое может быть достигнуто соответствующим проектированием входного каскада усилителя, второе в принципе также не представляет труда (см. гл. 4).




1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 [ 11 ] 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74