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

Cto этого воспользуемся более простым подходом и рассчитаем коэффициент шума F непосредственно.

Как видно из рис. 3.9, 2-й каскад дает вклад в о' равный

4kTogAf + 4kT gjLf

(3.30)

Шумовое напряжение Vg на входе 1-го каскада дает следующий вклад в п':

-у-, v2- (3.31)

Следовательно, шум 2-го каскада можно представить при помощи э. д. с. yj) , включенной последовательно

со входом 1-го каскада, где

2 =4ЙГ Д/

(3.32)

или

Rn = {gn -Vgj + Rn {gi (3-32a)

Таким образом, мы можем использовать теорию, развитую в § 3.2, при условии, что шумовое сопротивление Rn 1-го каскада заменено на

Sm Вт

Mi <

Рис. 3.9. Пример двухкаскадного усилителя, для которого формула Фрииса бесполезна.



Здесь первый член характеризует вклад первого прибора, второй член - вклад межкаскадной цепи и третий член -вклад второго прибора. Подставляя (3.33) в (3.23), можно вычислить влияние 2-го каскада на коэффициент шума F.

3.4. КОЭФФИЦИЕНТ ШУМА УСИЛИТЕЛЕЙ НА ПРИБОРАХ С ОТРИЦАТЕЛЬНОЙ ПРОВОДИМОСТЬЮ

Формула Фрииса была выведена в предположении, что выходная проводимость каждого каскада является положительной. Существует, однако, несколько случаев, когда выходная проводимость каскада может быть отрицательной; один из наиболее известных примеров - это усилитель на туннельном диоде. В таком случае необходимо более детальное рассмотрение. В настоящее время существуют два подхода к этой задаче.

1. Распространение понятий коэффициента шума и номинального коэффициента усиления таким образом, чтобы формула Фрииса могла быть обобщена на эти случаи. Этот метод был использован Хаусом и Адлером [23], и будет кратко здесь обсужден.

2. Решение тех задач, для которых это важно, непосредственно с использованием эквивалентной схемы. Этот подход будет развит в нескольких примерах.

А. Обменная мощность, обобщенный коэффициент усиления U коэффициент шума

Располагаемая мощность Г*раст1 источршка сигнала, состоящего из генератора тока с комплексной амплитудой is, который включен параллельно проводимости Ys, имеющей положительную вещественную часть gs, определяется как мощность, передаваемая в согласованную нагрузку Y*s, где звездочкой отмечена величина, комплексно-сопряженная с Ys.

Если gs<0, то мы определяем обменную мощность соотношением

Ро,. (3.34а)



Она отрицательна, и ее величина представляет мощность, получаемую из согласованной нагрузки Y*s. Отсюда следует, что термин обменная мощность является обобщением понятия располагаемой мощности.

Номинальный коэффициент усиления по мощности Gil для усилителей с положительной выходной проводимостью go и с источником, имеющим положительную проводимость gs, определяется соотнощением

Gh= (Ррасп)Бых/Г'расп. (3.35)

Если опять входной источник состоит из генератора тока is, включенного параллельно проводимости источника Ys=gs+ps, а выход может быть представлен генератором тока io с выходной проводимостью Уо=о + + ро, то

Gi=gsioi*ofgoisi*s. (3.35а)

Если проводимость gs или go отрицательна, то правая часть равенства (3.35а) определяет обобщенный коэффициент усиления Соб.

Оеб = -=. (3.356)

Теперь необходимо определить обменную мощность теплового шума Pno5 источника сигнала с температурой Го. Для источника с отрицательной проводимостью gs при температуре Го найдем формально щум при помощи

генератора тока короткого замыкания]/ , где

t = ikT,\gs\Af. (3.36)

Это является логическим развитием теоремы Найквиста. Следовательно, обменная мощность щума этого источника равна

06- С/ - (3.36а)

Для источника с положительной внутренней проводимостью располагаемая мощность шума PNv&cnkToAf. То, что величины Ри расп и Р^ об имеют различные знаки в случаях gs>0 и gs<0, является недостатком описанного подхода и вызывает неудобство при обобщении фор' мулы Фрииса.




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