Хоровиц П., Хилл У. Искусство схемотехники (5-е изд.,1998) (1151957), страница 119
Текст из файла (страница 119)
Например, наводка оз сиги 50 Гц имеет спектр в виде пика (или ряла пиков) и относительно постоянную амплитуду, а шум зажигания автомобиля. шум грозовых разрядов н другие шумы импульсных исг очников имеют широкий спектр и всззлескн амплитуды, Другим источником помех являются радио- и теиепередающнс станции (особенно серьезна эта проб.тема вблизи больших городов) окружающее электрооборудование. Моторы. дифты. мезро.
выключаг ели. персключате зьныс сгабилнзагоры, зелевизоры Все згв проблемы супгесзтвъгот н слегка измененном Виде во всех тех сгб чаях. когда что-нибудь Влияет на изме!зяс.мыв Вами ларамстр Например. Оптическнн интерферометр восприимчив к вибрации. а на чувствигельныс измерения радночастот (например в ЯМР-спекзроскопии) может повлиять внешний разно*гасзотный сигнал. Многие схемы, равно как дс.екторы или лаже кабели. чувсзвнтельньг к внбрапням н звуку.
н онн. по горгоной терминологии. ' тралаю г. п микрофонным эффектомв От многих из этих источников шума можно отде:зазься путем тщательного 458 Гласа т Прецизионные схсмы и мааономаюаа анларатура 459 экранирования и фильтрации. как будет сказано в этой главе ниже Иногда приходится принимать совершенно драконовские меры, включая монолитные каменные столы (для виброизоляции). комнаты с постоянной температурой, звукопоглошаюшие камеры и комнаты с электрической зкранировкой. 7.12.
Отношение сигнал,'шум и коэффициент шума Перед тем как начать детальное рассмогрение шума усилителя и проектирования малошумящих схем, нам нужно опрелелить несколько терминов. которые часто употребляются для они~а~ив характеристик усилителей. Речь идет о количественных показателях напряжений шумов.
измеренных в одной и той же точке схемы. Обычно напряжения шумов приволятся ко входу усилителя (хотя измерения обычно произволятся на выходе). т. е. шумы источника сигнала и усилителя описываются через эквивалентные напряжения шумов на входе, которые мо~ли бы дать на выходе наблюдаемый шум. Это имеет смысл тогда, когда вы хотите оценить' относительный шум, добавленный усилителем к пгуму источника сигнала.
независимо от коэффициента усиления; это вполне практично. так как основной шум усилителя обычно порождается входным каскадом Если не оговорено противное. напряжениешума всегда будет отнесено ко входу Плотность мопгности шума и ширина полосы. При рассмотрении теплового н дробового шумов бьшо показано. что веаичина измеренного напряжения шума зависит и от полосы шстот измерения (чем шире смотрнпл-,.
тем болыде видишь) и от переменных параметров (Я и 1) самого источника шума. Поэтому естественно говорить о среднеквадратипюй плотности.напряжения гпума ю П, == г В' " =- (МТ1(Р гВ' -', гле П .,; — средвеквалратичное напряжение пгума, измеренное в полосе ширины В. У:источника белою г1 шума с,с не зависи г от частоты. а розовый шум, например. имеет спад ю,с в 3 дБ октава. Часто и, пользуется среднее значение квадрат плотности шума юг Поскольку ю всею относится к среднеквадратичному значе. нию, а ю,„— к среднему значению квадрата ,г для получения ю,"с лостаточно вознеси и квадрат юсо Это звучит просто (и по сути: просто), но мы хотим быть уверены, чта:, вы не запутаетесь.
Заметьте, что величины В и В"г явля„„е ются множителямн для перехода от ве,-'.;: личин, обозначаемых строчными буква,'",;-.''~ ми, к величинам, обозначаемым пропгя)г;"...' ными буквами. Например, для тепловошгу ~ шума резистора Я имеем г = (4)сТЯ)нг В,'Гц"', ю„'„а — — 4)сТВ Вг Гц, (7с, „„=- Ч.аВыа =(41ТЯВ)'" В, (г'„',44 — — ю' аВ = 4ЕТВВ В-'. В данных изготовителя даются график~'.:." г„или ю', соответственно в единице~" ннановольт на корень из герцаг или авольт';",, в квадрате на герца Величины е„, и (,",': ° которые скоро будут введены, использ)ь''';::;";:а( ются точно так же. При сложении двух некоррелированн(д(" сигналов (два шУма или сигнал и цгУх)а)':гза складываются квидрцты амплиз уд: ю ~~за( = (юг + юмг) к~, где ю - эффективное (средне':,,- квадратичное) значение сигнала, получай",",.
г е ного сложением сигнала с эффективньба;.,к значением гс н шума с эффективным зна' я чением г . Эффективные значения нельзя';"',1 суммировать! Отношение сигнал шум. Отношение сягц '.",: нал шум (СгШгг определяется по формухе'г'„' ( ГШ )о) ((;г Пг) г де лля напряжении указаны эффекгивяьк значения. а взирина полосы и некоторая "',' центральная полоса оговорены. т,е это'>=';: есть о ношение (в депибелах) эффектик' ного напряжения полезного сигнала к зФ;- фективному напряжению имеюшегося шума аСнгнала может быть синусов. дальным.
илн несущей частотой с моФ"''",:,-'( линней. или даже шумоподобным сюиа лом Если сигнал имеет узкополосный - е р, ' суШ отвеина, в какой пог СФ :;.' измеряется отношение С,гШ, так как о"о ",: сади полоса измерений становится ',-',Полосы, содержаШей спектр сигнарением полосы энергия шума ается, а энергия сигнала остается шума. Любой реальный сигнала или измерительный ;тенерирует шум из-за наличия теШума во внутреннем сопротивМ~Фточника (реальная часть комплеклного сопротивления).
Конечно и дополнительные источники ;йт других причин. Коэффициент Ш) усилителя — это просто отноюн дедибелах выходного сигнала усилителя к выходному сигнашенногон (бесшумного) усилитем же коэффициентом усиления. сигналом в обоих случаях явги'ягяпповой шум подключенного ко тели резистора :,'КВ Г(4)сТКа .~- юг)/4(сТЯД = ~Х61й(1 + ю~!4(сТК) дБ, з:;.~редний квадрат напряжения шу.~11иуц, даваемого усилителем с бес(холодным) резистором Я„на :::вйачение В существенно, т.ак как е шума, порождаемого усиди ,:Фак вы вскоре увидите, сильно ';,-':от сопротивления источника Шт Гйа Ю' Ксй Ю" Эааисамскта а4а)маг аааоы нас гаэтана коэффициента ягма а соарюааасана нагон ацоаа~ Змамоацасгос Ссср ~ Коэффициент шума удобная характеристика качества усилителя, если при заданном активном сопротивлении источника вы хотите сравнить усилители (или транзисторы, для которых также определяется КШ). Коэффициент шума изменяется с изменением частоты н сопротивления источника, поэтому он часто задается графически в виде линий уровня КШ относительно частоты и В„.
Он может быть указан также в виде набора графиков его зависимости от частоты одна кривая на каждое значение тока коллектора или аналогичного набора графиков зависимости КШ от В„-также одна кривая на каждое значение тока коллектора. Обратите внимание на следуюшес. Приведенная выше формула для КШ выведена в предположении. что полное входное сопротивление усилителя во много раз больше полного сопротивления источника, т. е. У„„> Я„. Однако в особом слу.
чае для усилителей ради очаст о г ы мы обычно имеем Яс = У = 50 Ом, и КШ определен соответствующим образом. В этом специальном слу ~ае согласованных полных сопротивлений необходимо просто убрать коэффициент 4 в предыдуших выражениях. Огромное заблуждение: не пытайтесь улучшить положение добавлением последовательного резистора к источнику сшкала дая попадания в область минимального КШ. Вге. чего вав побьетесь. стараясь. чтобы усилитель выглядел лучгпе, гго зобавиге шума в источник! Коэффициент шума можег быть весьма обманчив в этом случае, обманчив он егпе н косому. чю спепифихапня КШ (например. 2 дБ) для биполярного юш полевого транзнсэора всегла лается лрн оггтзгматьпой комбкнаряк Я, и 1к (1,).
Об истинных рабочих характеристиках зг а вели пгна г сварит мало. кроме разве .гого. ч.го изготовитель считает полезным похваста" ься малой иванчиной КШ. Вообше говоря. прн опенке характерис~ик успэигеля легче всего не запутаться если придерживаться отношения (.) 1Л. подсчитанного для данного напряжения н сюлиог о сопротивления источншга Вот как иапо перейтн от КШ к отношению 460 Глава 7 Првпизиоиимо схемы и мкхоохумяшвя аппаратура 467 СШ: рвввьиь~и Го шумами , Од я„ (т..
О1 п„(вь~х 1 Я„ '(т=т 1 ОЛХ Г= а1к~ И 6=1,6 ьц ОЛЫ ы!» мх Выврвив вк.итоьи вовувить такое ив ~цьвих.(,квх в и Рис 741 С(Ш =- 10 18(о",4(7Т77„) — КШ (дБ) (при 77„), где г,. — среднеквадратичная амплитуда сигнала. 7(. полное сопротивление источника, а КШ-козффипиент шума усилителя при данном хх„ Температура шума.
Иногда вместо ипэф1бицшнпхи шума лля выражения шумовых характеристик усилителя использ)ется пхемххерахпура пхума. Оба способа несут одну и ту же информацию, а именно дополнительный вклад в шум усилителя. возбуждаемого источником сигнала с полным сопротивлением Я„: в этом смысле они эквивалентны Взгляните на рис. 7.41, чтобы понять.
как работает температура шума вначале вообразим себе, что имеется реальныи (шумягций) усилитель. подклхоченный к бесшумному источнику с полным сопротивчением Я„(рис. 7.41.а). Если вы затрудняетесь представить бесшумный источник, вообразитс резистор с сопротивлением Яи,охлажденный до абсолютного нуля.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
