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

ОПИСАНИЕ ШУМОВ [10, 22-25]

3.1. ЭКВИВАЛЕНТНЫЙ ТОК НАСЫЩЕННОГО ДИОДА, ЭКВИВАЛЕНТНЫЕ ШУМОВЫЕ СОПРОТИВЛЕНИЕ, ПРОВОДИМОСТЬ и ТЕМПЕРАТУРА

Л. Двухполюсники или приборы с одним входом

В соответствии с теоремой Шоттки (2.36) шум насыщенного вакуумного диода, средний ток которого равен Id, в малом частотном интервале Af может быть пред-


о

Рис. 3.1. Эквивалентные шумовые схемы двухполюсников:

а - насыщенного вакуумного диода; б - цепь, представленная источником

шумового тока V t , включенным параллельно с ее комплексной проводимостью У\ ь --цепь, представленнэяшумовэй э. д. с.

l/fc*, включенной последовательно с комплексным сопротивлением цепи Z.

ставлен генератором шумового тока Y2qIdAf, включенным параллельно диоду (рис. 3.1,с).

Применяя теорему Тевенина, шум любой двухполюсной цепи или прибора при температуре Т можно представить в малом частотном интервале Af либо источником шумового тока включенным параллельно с комплексной входной проводимостью Y этой цепи или прибора (рис. 3. 1, б), либо источником шумовой э. д. с.

У=\/i\Z\ , включенным последовательно с Z рис. 3.1, в), где

f = 2qh hl (3.1)



Величину эке' называют эквивалентным током насыщенного диода для данной цепи или прибора. Ее смысл состоит в следующем. Если измерить мощность шума цепи или прибора, а затем параллельно этому прибору подключить насыщенный диод с током /экв, то мощность шума на выходе системы удвоится.

Конечно, всегда можно характеризовать шум его спектральной плотностью ijf, выражая ее в амперах

в квадрате на секунду , но проще пользоваться понятием эквивалентного тока насыщенного диода. Это понятие тесно связано с методикой измерения шума и часто имеет ясный физический смысл. Например, если предполагается, что исследуемый прибор дает шум типа дробового, то эквивалентный ток насыщенного диода должен быть равен току прибора, если генерируется полный дробовой шум, и будет меньше, чем ток прибора, если наблюдается частично подавленный дробовой шум. В последнем случае обычно пишут (ср. с (2.41а)]

Т'2дТТЩ, (3.2)

где / - средний ток прибора, а Р - коэффициент подавления шума в нем. Сравнивая (3.1) и .(3.2), видим, что

или Р = /з„/.

(3.2а)

так что Р может быть определено при измерении шума.

Мы уже упоминали, что /экв хорошо описывает реальный эксперимент, при котором насыщенный диод

Усилитель

<

Измеритель мощности.

Рис. 3.2. Схема для измерения шума двухполюсника.

используется как калибровочный источник шума. В этом случае исследуемая двухполюсная цепь или прибор присоединяется ко входу малошумящего усилителя, а насыщенный диод подключается параллельно этому прибору (рис. 3.2). К выходу усилителя подключается измеритель мощности, например квадратичный детектор, и из-



меряется мощность шума исследуемого прибора. Затем через насыщенный диод пропускается такой ток 1а, чтобы мощность шума на выходе удвоилась. При этом кЕ=/<г- Очевидно, необходимо внести поправки (см. гл. 4), учитывающие шум усилителя, но это не меняет сколько-нибудь значительно основных принципов измерения.

Преимущество описанного метода состоит в том, что измеренная величина 1шв не зависит от полосы усилителя, при условии, что спектральная плотность шума прибора не меняется слишком сильно в пределах этой полосы.

В соответствии с теоремой Найквиста (2.50) тепловой шум сопротивления R при абсолютной температуре Т в интервале частот Af может быть предстаплену при помощи э. д. с. YkTRAf , включенной последовательно с R (рис. 3.3, а). Очевидно что его можно с таким же


Рис. 3.3. Эквивалентные схемы, иллюстрирующие теорему Найквиста. Тепловой шум представлен генератором напряжения (а) и генератором

тока (б).

успехом представить источником тока p4:kTAf/R = YAkTgAf (здесь g=\ jR), включенным параллельно сопротивлению jR (рис. 3.3, б).

Применим теперь эти результаты для описания шумов двухполюсной цепи или прибора. Обращаясь снова к рис. 3.1,6 и в, запишем равенство

i = 4kT,g.,Af,

(3.3)

где gn - эквивалентная шумовая проводимость прибора при температуре Го. В соотношении

e=i\Z\4k7\RAf,

(3.4)




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