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


Помимо эквивалентных шумовых схем (рнс. 3.4), используется еще одна эквивалентная схема (рис. 3.6), где шум представлен источником тока I, включенным параллельно входу прибора, и источником э. д. с. е, включенным последовательно со входом. Она не совпадает с показанной на рис. 3.4,г, так как здесь входная проводимость Yi является нагрузкой, а там представляет собой часть самой эквивалентной схемы. Мы не будем использовать это представление, так как схема на рис. 3.4 точнее соответствует физике прибора. Однако нетрудно преобразовать одну из этих эквивалентных схем в другую.

Рис. 3.6. Эквивалентная схема, аналогичная рис. 3.4,г.

Обратите внимание иа различие в положении входной проводимости У^,

: 3.2. коэффициент шума

А. Коэффициент шума на данной частоте. Усредненный коэффициент шума {26, 10]

Для того чтобы определить шум усилительного каскада, его включают перед измерительным усилителем с эффективной полосой Вафф, которая выбирается так, чтобы она была узкой по сравнению с полосой В в.ход-ной цепи исследуемого усилительного каскада, скажем Вефф<*/вВ. Вместо источника сигнала между входными зажимами исследуемого усилительного каскада распола-

Исследуемый усилительный каскад

<

Основной

Измеритель

усилитель

мощности.

Рис. 3.7. Схема для измерения коэффициента шума усилительного каскада на данной частоте.



гается проводимость gs, имеющая опорную температуру Го. Параллельно gs включается насыщенный вакуумный диод (рис. 3.7). Через него пропускается такой ток, при котором мощность шума на выходе измерительного усилителя удваивается.

Предположим сначала, что измерительный усилитель дает пренебрежимо малый вклад в мощность выходного шума. Если мощность удвоилась при /сг = /окв,в, то назовем /э1ш,8 эквивалентным .током насыщенного диода, приведенным ко входу усилительного каскада. Для малого частотного интервала Af мы можем теперь представить шум усилителя источником тока 2qIr,kb,sAf, включенным параллельно gs.

Заменим теперь этот источник тока эквивалентным генератором тока VР {f)-4kTggsAf, где у' -опорная температура. Тогда г'(/).4йго§-зд/ = 2(7/эке.бА[ или

Усилительный каскад дает шум, мощность которого в F(f) раз превосходит мощность теплового шума проводимости gs при опорной температуре Го. Эта величина F{f) называется коэффициентом шума на данной частоте, локальным или узкополосным коэффициентом шума, так как полоса Вафф, в которой проводились измерения, мала по сравнению с полосой В входной цепи усилительного каскада Опорная температура Го обычно берется равной 290°К (комнатная температура).

Если настраивать измерительный усилитель на различные частоты и определять локальный коэффициент шума на каждой частоте, то оказывается, что F(f) зависит, от частоты. Он обычно оказывается минимальным около центра полосы пропускания усилительного каскада и возрастает к ее краям.

Теперь предположим, что мы имеем усилительный каскад, включенный на входе измерительного усилителя. Полосы пропускания каскада и усилителя сравнимы между собой. Причем по-прежнему предполагаем, что измерительный усилитель дает пренебрежимо малый вклад в полную мощность шума на выходе. В этом слу-

) Сравнение лучше в общем случае производить между Ввфф и \IVд^Р(!)1Щ^, поскольку коэффициент шума даже в пределах полосы В может резко изменяться как за счет источников небелого шума, так и за счет противошумовых коррекций. Прим. ред.



чае шум для любого частотного интервала Af снова можно характеризовать источником тока vf(f)X XAkTogdlf, включенным, параллельно gs- Следовательно, если g{f)-амплитудно-частотная характеристика ка-скадно соединенных усилителей, то суммарная мощность выходного шума

сум^Ьф-kT,gs \g{f)\4f. (3.16)

о

Часть этой мощности

Ps = ]ogs\gmdf (3.16а)

о

обусловлена тепловым шумом gs. Усредненный коэффициент шума Fcp этой системы определяется теперь выражением

lF(f)\e(f) м

так что dFcp является средним значением F(f), с весом, определяемым частотной характеристикой усилителей.

Если измерительный усилитель дает значительный вклад в мощность шума на выходе, то очевидно, что этот вклад необходимо учесть (см. гл. 4). В некоторых случаях коррекция может быть настолько большой, что она серьезно сказывается на точности измерения коэффициента шума.

Б. Шумовая температура приемников и усилительных каскадов

Мы уже видели, что шум усилительного каскада или усилителя мо/кет быть представлен эквивалентным генератором тока YF{f)-4kTggsu.f, включенным параллельно проводимости источника gs- В соотношении

(/) ikT.f = 4kT,Af -I- [F.Q) - 114kT,gAf, (3.18)




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