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

Коэффициент шума для gs>0 и go>0 может быть определен формулой

1 I (Рлграш)вих. вызванная только цепью

(Ял?расп)вих. вызванная только источником

И следовательно, для случая произвольных gs и go было бы логичным определить обобщенный коэффициент шума Роб выражением

(Р./уоб)вих, вызванная только цепью (3 37a

°б Г (Pjypg)jjjx. вызванная только источником

Но В этом случае второй член оказывается все1ла положительным, и тогда формула Фрииса несправедлива при go<0 в 1-м каскаде.

Чтобы обрйти эту сложность. Хаус и Адлер предложили следующее определение обобщенного коэффициента шума:

с. 1 I (№б) х. вызванная только цепью

Роб = 1 +-ёЖд|----

что соответствует исключению знака минус в (3.36а).

Теперь мы видим, что при таком определении как для gs>0, так и для go<0, величины Соб и {Рноб)вых являются отрицательными, поэтому (Роб-1)>0. Но для gs<0 и go>0 G06отрицательна, а {Рноб)вых - положительна, так что Роб-1 отрицательно. Таким образом, для двухкаскадного усилителя, в котором выходная проводимость go 1-го каскада отрицательна:

Р=1 + (Роб) i-1 +[(Fo6)2-l]/(Go6) i, (3.38)

следовательно, формула Фрииса оказывается справедливой для этого случая. Доказательство подобно приведенному для выражения (3.28а).

Б. Шум усилительного каскада на туннельном диоде

На рис. 3.10 показана эквивалентная схема усилительного каскада на туннельном диоде, который имеет отрицательную проводимость (-ga) и ток которого создает дробовой шум (см. п. А § 6.1). Как обычно, предполагается, что проводимость нагрузки является частью следующего каскада. Допустим, Что gK>gd, так что схема устойчива для вееж положительных значений gt.




Рис. 3.10. Усилительный каскад на туннельном диоде.

Как видно непосредственно из рис. 3.10 и из определения (3.21),

(3.39)

так что коэффициент шума F этого усилительного каскада равен

f=l-f

27-0

(3.39а)

То же самое выражение могло быть получено из (3.376), но ценой больших усилий.

На первый взгляд может показаться, что коэффициент шума F можно сделать сколь угодно близким к единице, выбирая gs достаточно большим. Но оказывается, что номинальный коэффициент усиления также становится сколь угодно близким к единице, и, следовательно, необходимо определять шумовое число, чтобы решить, является ли схема полезной.

Поскольку gs>gd, выходная проводимость каскада положительна и, следовательно, номинальный коэффициент усиления существует.

Обращаясь снова к рис. 3.10, мы видим, что источник имеет располагаемую мощность теплового шума

(l/4)f/g-g, а источник плюс нагрузка имеют располагаемую мощность теплового шума 7* /(gs - Ы> так что

GH-=gs/(gs-gd).

Следовательно, шумовое число равно

Я

1 - (1/GJ 27-0 \ga

(3.40)

(3.41)

Таким образом, увеличение gs не дает никакого выигрыша. С другой стороны, если gs приближается



к gd, Р стремится к величине

(3.41а)

и номинальный коэффициент усиления становится бесконечно большим. Для хороших туннельных диодов это приводит к коэффициентам шума около 3 дб при вполне приемлемых коэффициентах усиления в нижней части сантиметрового диапазона волн, что весьма хорошо. Туннельные диоды, таким образом, дают простую возможность получения усиления с низким уровнем шума в сантиметровом диапазоне. Практически в таких усилителях на туннельных диодах часто используются циркуляторы (ср. § 7.1), но это мало сказывается на результатах.

Если gs<gd, усилитель на туннельном диоде имеет отрицательную выходную проводимость, что можно использовать для исключения части входной проводимости gi следующего каскада. Для обеспечения устойчивости необходимо потребовать выполнения неравенства gs-gd+gi>0. Мы увидим, что такая схема может давать некоторые выгоды.

В. Усилительный каскад на туннельном диоде, связанный с другим усилительным каскадом

На рис. 3.11 показан каскад на туннельном диоде, связанный с другим усилительным каскадом при помощи трансформатора без потерь с коэффициентом транс-


Рис. 3.11. Усилительный каскад на туннельном диоде, связанный со следующим усилительным каскадом.

формации п. Предполагается, что источники шума и и е„ усилительного каскада независимы. Кроме того, 2-й каскад имеет большее шумовое число, чем усилительный каскад на туннельном диоде. Сначала примем gs>gd-




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