Техника физического эксперемента (конспект) (стр. 14 из 14)

Коефіцієнт шуму не залежить від Rн.

В ідеальному підсилювачі на виході є шуми з генератора, підсилені підсилювачем.

Щоб порівняти 2 підсилювачі за коефіцієнтом шуму, потрібні однакові умови.

Шум – фактор.

Для ідеального підсилювача Fш.=0.

Обмеження поняття коефіцієнта шуму:

1. Якщо збільшити опір генератора, то шум на виході зросте, а коефіцієнт шуму зменшиться.

2. Якщо опір джерела (генератора) чисто реактивний, то kш.=

- він не має сенсу.

3. Коли шуми пристрою малі порівняно із шумами джерела, то kш.

1, тоді має місце велика похибка вимірювання.

Відношення сигнал-шум по потужності:

Методи вимірювання коефіцієнта шуму.

1. Метод фіксованої частоти.

На якійсь частоті f знаходимо залежність kш. від f і знаходимо спектральний коефіцієнт шуму kш.( f).

Три етапи вимірювання:

І – вимикаем генератор Uг=0 і вимірюємо шуми на виході, які відповідають значенню Uш.вих.

ІІ – вмикаємо Uг і змінюємо напругу генератора так, щоб на виході потужність (квадрат напруги) була в 2 рази більшою за попереднє значення. Заміряємо цю величину.

ІІІ –

Недолік: вимірювання іде на одній частоті, а якщо спектр суцільний, то користуються інтегральним коефіцієнтом шуму.

2. Інтегральний метод.

Як джерело сигналу використовують генератор білого шуму (дробові шуми діода). Джерело напруги задає шум:

- формула Шоткі для дробового шуму, коли його можна вважати рівномірним.

Методика:

1) I0=0 (тобто Е=0), вимірюємо квадрат Uш. на виході;

2) Вмикаємо генератор шуму і збільшуємо напругу, встановлюючи такий I0, щоб шум на виході був в 2 рази більшим.

3) Вимірюємо

Інтегральний коефіцієнт шуму не залежить від смуги частот, його просто виміряти. Дає змогу оцінити вплив всіх частот сигналу.

Вихідний шум (якщо відомий kш.):

Відношення сигнал-шум:

Вводять поняття сумарної еквівалентної напруги вхідних шумів:

- сумарна напруга підсилювача приведена да входу. Можемо виміряти шум на виході, не знаючи, в якій частині схеми він утворився.

- шуми підсилювача (прилада) замінюються джерелом шуму. Можна замінити підсилювач ідеальним, а всі шуми замінити джерелом шуму (джерелом напруги шумів). Якщо Rг=0, то Uш=0 – це абсурд, тобто таку модель можливо використовувати тільки при Rг 0 (тільки при активному опорі генератора).

Більш повна і краща модель:

Шуми внутрішні, приведені до входу, замінюються двома джерелами шуму: джерелом напруги Uш і джерелом струму Iш. Якщо відомі обидві ці величини і коефіцієнти їх кореляції, то можемо найбільш повно описати шуми, при цьому їх можна також розрахувати.

Uш відображає шуми пристрою за умови, що Rг=0.

Iш. моделює додаткові шуми, які з’являються при Rг

0 .

Ці параметри можна розрахувати, а можна виміряти експериментально таким чином:

1) Rг=0; вимірюємо

2)

Щоб знайти мінімальне значення коефіцієнта шуму, візьмемо похідну для знаходження екстремума:

Для максимального відношення сигнал-шум, необхідно, щоб виконувалась умова:

.

Одночасно забезпечити мінімальний коефіцієнт шуму та максимальне відношення сигнал-шум неможливо. Але є вихід з цього положення:

В діапазоні

відношення сигнал-шум мало змінюється. Доцільно вибирати . Якщо , тоді не збільшують Rг додатковим опором (це причина додаткових шумів), а між генератором і підсилювачем встановлюють трансформатор опору.

Вводять поняття інтенсивності власних шумів:

Еквівалентна температура вхідних шумів:

Якщо підсилювач багатокаскадний: