Павлов В.Н., Ногин В.Н. Схемотехника аналоговых электронных устройств (2-е издание, 2001) (1095416), страница 54
Текст из файла (страница 54)
что протекание тока в транзисторах может сопровождаться образованием шумового тока. К третьей разновидности шума (частотно-зависимый шум с токозависимой спектральной плотностью) относится так называемый избыточный низкочастотный шум. Этот шум играет существенную роль на низких частотах, имея спектр, пропорциональный 264 где Ь 6,6.10-м — постоянная Планка. Таким образом, па часто те 1=6.10м Гц прн нормальных температурных условиях (Т:=. =-300'С) начинает проявляться частотно-зависимый характер шума (0(~) =0,9)). Ко второй разновидности шума (частотно-независимый шум с токозависимой спектральной плотностью) относится так назыяае мый дробоиый шум.
Дробовый шум образуется при протекании токов через р-п переходы. в том числе и через р-п переходы транзисторов. Возникновение этого шума, с одной стороны, обусловлено дискретностью носителей тока (электронно-дырочной его структурой), а с другой — флюктуациямп числа этих носителей, способ ных за данный отрезок времени преодолеть потенциальный барьер в р-и переходе. Шумовой ток, порождаемый указанными процессами, имеет частотно-независимый (равномерйый) энергетический спектр со спектральной плотностью, пропорциональной сред. нему значению тока, протекающего через р-л переход, а именно 11", вплоть до частот порядка 10-' Гц н менее, где а — параметр, ачение которого близко к единице. На рнс. 13.3 приведен граик типовой (при а=1) частотной зависимости интенсивности нз'ыточного шума со спектральной плотностью 50) =5(6) (1Л)' (13.5 а) д((Р) =БОIБИд = () и) (13.5 б) ' е 5((~) — значение спектральной плотности избыточного шума 'а конкРетной частоте (~., л(з(1) — ноРмиРованнаЯ спектРальнаЯ арактеристика шума.
Обычно в качестве частоты ~, принимает'я частота, на которой избыточный шум имеет такую же спект'альную плотность, как и спектральная плотность от какого-либо "сточника частотно-независимого шума, например дробового, ' условленного током базы (ав. Представление спектра в виде степенных функций (13.5) мо"ет быть использовано не только при частотно-убывающем шуме, о н в случаях, когда шумовой процесс имеет повышающуюся с астотой спектральную плотность. В этих случаях параметр а в ' 13.5) имеет отрицательное значение.
Дополнительной причиной возникновения избыточного шума "ожет явиться недостаточное фильтрующее действие конденсатов, включенных в цепях формирования опорных и питающих на' ряжений, например в схемах на стабилитронах, повторителях наяжении и др. Порождаемые этими Факторами шумы в низко'.
астотной области имеют спектральные плотности, пропорциональяые 1/~'. Избыточный шум может возникать в результате прохождения ,'оков через флюктуируюшие (изменяющиеся во времени по слу. айному закону) сопротивления, каковыми фактически являются 'се физически реализуемые резисторы, сопротивления утечки в ранзисторах и полупроводниковых структурах. Интенсивности "'люктуаций 5„((,т) и 5;К1), порождаемые этими процессами, ; ропорциональны квадрату разности потенциалов У, приложеной к флюктуирующему сопротивлению, и имеют частотную завиимость, подчиняюшучося закону 1/~. О степени возможного проявления этих флюктуаций в резисторах того нли иного типа мож,'о судить по значениям приводимого в справочниках параметра, йазываемого интегральным шумом.
Под этим параметром пони.мают действующее значение шумового напра'кения о нли тока аь наблюдаемого при разности потенциалов на резисторе в один 'вольт, приходящееся на определенную полосу пропускапня Л1 с ~>пределенным. заранее оговоренным значением отношения граннчзгйых частот эзой полосы ~Д., тле )„)„— верхняя и нижняя граепицы полосы пропускзния Л). При шумах со спектром типа 1// значение параметров о. и о, независимо от полосы пропускания Л/ определяется отношением /,//„, так как для шумового процесса со спектром (13.5) Гв с~ =-) 5„(~,) — с(/= 5,(/,) ~, 1п(Ц)„).
(13.6) 1в Использование о и о; вместо 5. и 5; в качестве характеристик интенсивности шумов делает процедуру анализа шумовых свойств более наглядной, так как в этом случае интенсивности источников напряжения и тока выражены в общепринятых для этих источнинов единицах измерения — в вольтах и амперах. Из соотношения (13.6) следует, что для флюктуационного процесса со спектром вида 1// значения о. и о; равны для любых идеальных полосно-пропускающих фильтров при одинаковых отношениях частот /,//„. Сказанное иллюстрирует рис. 1ЗА, на котором выделены два участка спектрального диапазона с одним и тем же отношением /,//„=2.
Очевидно, что в соответствии с рас-смотренными принципами представления интенсивности шума с помощью параметра ов площади заштрихованных участков А и Б равны. В результате этого, несмотря на различие полос пропускания Л/л и Л/ж интенсивность шумового процесса, оцениваемая параметром о, в обоих случаях одинакова. Несмотря на низкочастотность избыточного шума, в ряде случаев он может внести дополнительные шумы и в высокочастотные сигналы, например, за счет параметрического (модуляционного! воздействия на сигнальные токи, протекающие по флюктуирую- а> Ес ЕвввЕЯ 0 10 Ж 00 С0 50 00 Г,ГЧ Рнс. ! 3.5 Рнс.
13.4 ' им резисторам и нелинейным элементам схем. Указанное воз'ц(ействие может оказаться существенным не только в приемных, )' о и в передающих трактах, где сигнальные токовые составляюие имеют большие значения. Часто результаты воздействия на усилительный тракт всех ис'"очннков шума в схеме удобно представить как следствие влияния ; а нескольких. а одного эквивалентного исто~1ника тока или на' ра'кения, подключенного ко входу илн выходу первого усилитель"ого каскада и имеющего спектральную плотность 5и э» е нлн 51 эк е. рптерием эквивалентности приведенного ко входу источника его 'сходному прототипу является равенство действующих значений умовых напряжений от этих двух источников на выходе уснлнеля.
В соответствии с (13.3б) представление шумов на выходе как 'езультата воздействия одного эквивалентного источника может ыть выполнено в условиях, когда известно значение модуля Я, ' олного сопротивления источника сигнала л,. Входную цепь ШУ можно представить в изображенном на рис. 3.5 виде, где У,„,— полная эквивалентная проводимость цепи, унтирующей входные зажимы усил1г1еля; 1', — источник сигнальго тока.
При этом У,„,=У„+У„„, где 1'„,— входная проводи- ость первого усилительного каскада. В ШУ обычно проводимость У,„, состоит из резнстнвной й',„, емкостной составляющих, определяемых паразитной входной "мкостью С„в результате чего ) вх е = Кви - (1 + /мтв* е) = Кв» * (1 + ////ек) ' У е=а.Ф1+У/1.*Р ° (13.У) где Т„,=-Се/ф * — эквивалентная постоянная времени входй цепи; /.. — частота, на которой модуль У,„, проводимости ...
увеличивается на 3 дБ по отношению к значению проводимон ~явх х', яви е — резистивная составляющая проводимости Уек е уптирующая входные зажимы усилителя: дех е=йс+Квх, где — резистивная составляющая источника сигнала, представленого в виде генератора тока; д,„ — резистивная составляющая зьупходной проводимости усилителя. Преобразование источников шума со спектрами 3(/) в нм эк~Фивалентные 5,„, не нарушает исходной взаимонезавнснмостн ~спектров. в результате чего общий энергетический спектр ! 59к е (У): ~Вк и (У)1 61 л=! "'/где 3.,„— спектральная плотность шума От л-го эквивалентного 267 (13.8) источника; ! — общее число шумовых источников, вносящих за метный вклад в общий шумовой процесс.
В общий шумовой процесс (13.8) спектральная плотность тепловых шумов проводимости У, входит без каких-либо пересчет. ных коэффициентов, так как источник указанного шума, так:ке как источник сигнала („ непосредственно подключен ко входу усилителя.
Следует также о~метить, что тепловые шумы порождает только резнстнвная составлшощая проводимости У„т. е. составляющая Реу.=х',. Аналитические преобразования источников внутренних шумов в эквивалентные, действующие на входе усилителя, целесообразно осуществлять с использованием коэффициентов передачи по напряжению, так как именно эти коэффициенты передачи используются в первую очередь при рассмотрении процессов прохождения сигналов по усилительному тракту.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
