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

г. Корреляционный метод {28, 132]

При измерении очень слабых шумовых сигналов удобно пользоваться корреляционным методом (рис. 4.6), суть которого состоит в следующем. Измеряемый шумовой сигнал подается на два параллельных усилителя, где он усиливается и фильтруется. Два. усиленных сигнала Vi и V2 поступают затем на коррелятор, вырабатывающий напряжение, пропорциональное ViVz, которое в свою очередь, подается на усреднитель, в результате чего получаем п^2. В процессе усреднения собственные шумы усилителей подавляются, так как они не коррели-

Коррелятор

Усреднитель

Рис. 4.6. К вопросу о корреляционном методе шумовых измерений: А - усилитель, F - фильтр.

рованы, В ТО время как шумовой сигнал, подлежащий измерению, сохраняется. Влияние шума усилителей проявляется лишь в небольших -остаточных флуктуациях показаний индикатора, обусловленных выпрямленным шумом. Расчет показывает, что если каждый усилитель имеет шумовое сопротивление Rn, ошибка одного отсче-

та соответствует неопределенности ARn = Rnf У^Вх величины шумового сопротивления испытываемого прибора. В этом выражении В - полоса пропускания приемника, т - постоянная времени усредняющей цепи. Если принять Rn = lOO ом, В=1000 гц и т=2,5 сек, тогда Д|/?т1=1 ом, таким образом данным методом можно измерить тепловой шум резистора сопротивлением в один - два ома.

Следует указать, что если используется только один усилитель и шумовое сопротивление испытываемого прибора измеряется посредством последовательных переключений испытываемого прибора из режима холостого ода в режим короткого замыкания, тогда неточность.



содержащаяся в единственном отсчете, соответствует неопределенности AR = Rj VBt..

Применение двух усилителей дает, следовательно, выигрыщ только в|/2раз (см. приложение П. 1). Однако главное преимущество последнего способа в том, что коррелятор оказывается более стабильным в отнощении дрейфа.

4.3. ШУМОВЫЕ ИЗМЕРЕНИЯ

А. Шумовые измерения двухполюсников

Схема измерений показана на рис. 4.7. Исследуемый прибор D подсоединен ко входу усилителя. Параллельно исследуемому прибору включен щумовой диод.

Предварительный, усилитель

г

Рис. 4.7. Схема измерения шума двухполюсника D.

Прежде всего измеряется щум входной цепи. Для этого отключается исследуемый прибор и определяется ток щумового диода, соответствующий собственным щу-мам схемы. Пусть Mi и Мг-показания выходного прибора соответственно при закороченном и незакорочепном входе усилителя. Тогда разность Mz-Mi обусловлена самой входной цепью. Увеличим ток щумового диода так, чтобы выходной прибор показал М3-2М2-Mi. В этом случае щумовой диод производит такой же щум, что и входная цепь. Если насыщенный ток диода равен Idi, то /й1 - эквивалентный ток насыщенного диода для входной цепи.

Далее включается исследуемый прибор и повторяется измерение. Пусть теперь /2 - ток щумового диода, со- ответствующий суммарному щуму исследуемого прибора



й входной цепи. Тогда эквивалентный ток насыщенного диода для исследуемого прибора равен (/й2-

Если используется линейный детектор, мощность шума пропорциональна квадрату показаний выходного индикатора. Обозначим, как и ранее, соответствующие отсчеты символами М^, М^, М^. Тогда мощность шума

входной цепи соответствует (Ж^ -TWj), а мощность шума шумового диода равна мощности шума входной цепи, если М^== - М\ . Таким образом, можно видеть, что трудности определения и 1,2 не являются чрезмерными. Тем не менее квадратичный детектор обеспечивает более простую процедуру измерения.

Изложенный метод имеет три возможных источника погрешности:

1. На высоких частотах измерения могут терять точность из-за существенного уменьшения импеданса входной цепи вследствие шунтирующего действия емкости прибора и входной емкости усилителя, чего можно избе жать, вводя настройку входной цепи.

2. Если сопротивление Rs исследуемого прибора относительно велико и сам прибор шумит очень сильно, может оказаться, что потребуется учесть величину дифференциального выходного сопротивления Ra шумового диода, определяемую эффектом Шоттки [111]. Эксперименты показывают, что Rd обратно пропорционально току Id. Если исследуемый прибор характеризуется эквивалентным током насыщенного диода /экв, ток диода Id, необходимый для удвоения мощности шума, определяется из выражения

2(29/эквАП /? = (29/эквАГ + -i-2qIdf)[R,Rd{R + Rd)]

Следовательно, для Rd=lOORs ошибка составляет 4%-В низкоомных приборах данный эффект пренебрежимо мал.

3. Если предварительный усилитель имеет первый каскад на вакуумном триоде или полевом транзисторе, необходимо учитывать обратную связь через емкость меж-




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