1629382485-048081f33d7067cb67d6bd3d4cee7eee (846428), страница 23

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 23)

Это я в ле н и е и называется др обовы мэффектом 1. Ч и с л о электронов п, достигаю щ их анода (если анодный т о кравен току эмиссии), колеблется во времени в о к р у г некоторой средней в е л и ­чины:—л.п= - ^ — ,(5-1)где 1е — ток эмиссии с катода; е — заряд элек тр он а ; Дг — некоторый и н т е р ­вал времени, по которому усредняется величина п.Е сли за время Дг на анод прибы ло п элек тр он ов, то отклонение а н о д ­ного тока за этот отрезок времени от средней величины определится к а ке (п -п )* ------- А1(''Ф лук туа ц п о н ную составляющ ую м ож но представить в виде с о в о к у п ­ности очень к ор отких импульсов тока, о б у с л о в л ен н ы х , например, п о п а д а ­нием на анод одного и ли нескольких «л и ш н и х » электронов.

Диапазон ч асто т,охватываемый спектром такой п ослед овательности, чрезвычайно ш и р о ки практически простирается от очень низк и х д о сверхвысоких частот. А н о д ­ная цепь лампы даже в случае чисто активной, небольш ой по вели чи н е н а ­грузки обладает хотя и значительной, но все ж е конечной полосой п р о п у ­скания А/, определяем ой емкостью Сак, сопротивлением резистора Н а и д р у ­гими факторами. П оэтом у из бесконечно ш и р о к ого в идеальном с л у ч а е с п е к ­тра ф луктуационной составляющей в анодной цепи лампы выделяется л и ш ьего часть, определяем ая полосой А/.Метод гармонического анализа ф лу к ту и р у ю щ и х величин п о з в о л я е тнайти с помощью (5-2) выражение д л я сред н его квадрата ф луктуаций ан о д нош тока 110]:__¿ш = 2е/аД/.(5-3)Выражение (5-3) получено в предполож ении, что /а = 1е, п, таким о б р а ­зом, справедливо ли ш ь д ля режима насы щ ения.

П ри наличии о б ъ е м н о гозаряда ф луктуации анодного тока н еск о льк о уменьш аю тся. Е сли в к а к о й -т омомент времени с поверхности катода вы лети т больш ее число э ле к т р о н о в ,то плотность объемного заряда увеличится и, следовательн о, возрастет п о т е н ­циальный барьер. Е го сможет преодолеть м еньш ее чи сло электронов, и а н о д ­ный ток возрастет на величину, меньш ую при р ащ ен и я тока эмиссии. Т а к и мобразом, объемный заряд как бы сглаж и вает ф лук туац ии тока, что в в ы р а ­жении для среднего квадрата ф лук туац ий учитывается к о э ф ф и ц и е н т о мдепрессии Г 2 [10]:__& = 2еГ*/аД/,Г3= 0 ,6 4 4 2М€1а(5-4).Здесь к — постоянная Больцмана; Т К — абсолю тная тем пературатода; 5 — крутизна характеристики диода.(5-5)ка­1Название дробового эффекта основано на аналогии между потоком дви­жущихся к аноду электронов и падением дробинок на поверхность.

-Г 2% 0 , 1 1 - £ - .(5-6)'аВыражение (5-4) хо р ош о согласуется с экспериментальными даннымиизмерений шумов в ди од ах.Дробовой ш ум в тр и од ах также описывается выражением (5-4), но в фор­м у л у (5-6) д л я коэффициента Г следует подставлять не крутизну анодно­сеточной характеристики триода б1, а к р ути зн у эквиваленгного диода5э=ди^дис =Т-(5' 7)В м н огоэлек тр одны х лам п ах помимо дробового ш ума важную р ольиграю т шумы, о б ус л о в л ен н ы е случайным изменением токораспределения.Средний квадрат ф лу к ту а ц и й анодного тока за счет токораспределения опре­деляется выражением [1 0 ]^= 2е - ¿ р Т (П/2+ 7с2) А/-(5-8)Здесь кп = 1 а/ГС2 — коэффициент токораспределения.Существенное в ли я н и е на величину ф луктуации тока может оказыватьтакж е вторичная эм иссия с электродов лампы.

Она увеличивает ф луктуа­ции, так как при этом добавляю тся флуктуации вторичного тока, вызван­ные непостоянством во времени коэффициента вторичной эмиссии. Среднийквадрат ф луктуации ан одн ого тока с учетом вторичной эмиссии равен [10]:&Г= 2е/аа (На+1) Д/.(5-9)Выражение, оп р еделяю щ ее флуктуации анодного тока в многоэлектрод­ных лампах, с учетом ф лук туац и й токорасиределения и вторичной эмиссииимеет вид:¿1^=2,(Г 3/ а + / с 2) - К а ° (Г2° + 1 ) ] А/,(5-10)В обычных п р ием но-усплительпы х лампах ш умы, вызванные вторичнойэмиссией, как п р ави ло, значительно меньше дробового шума и шума токорасиределения.

П оэтом у д л я практических целен вторым слагаемым в (5-10)мож но пренебречь.Помимо рассм отренны х источников шума имеются и другие. Например,так называемый поверхностны й флуктуационный электрический эффектоб услов лен случай ны м и изменениями работы выхода с отдельных участ­ков катода. Спектр ш ум о в, обязанных этому эффекту, содержит главнымобразом низкие частоты.Ш умы в лам п ах м о г у т возникать также вследствие внешних механиче­ски х воздействий, так к ак при колебаниях элементов конструкции рас­стояния меж ду электродам и ламп меняются, вызывая изменение анодноготока.В м ногоэлектродны х лам п ах из-за влияния токораспределения и вто­ричной электронной эмиссии флуктуации больш е, чем в диоде или в триоде.Способы оценки у р о в н я внутриламповых ш умов.

Понятие об эквива­л е н т н о м шумовом с о п р о т и в л е н и и основано на сравнении флуктуаций токалам пы с ф луктуациям и в обычном резисторе.К ак известно, свободны е электроны в лю бом те ле находятся в беспоря­дочном тепловом движ ении. Е сли к телу, содерж ащ ему некоторое числосвободны х электронов и представляющ ему собой некоторое электрическоесопротивление Л , п р и ло ж и т ь внешнюю разность потенциалов, то в движе­нии электронов п оя ви тся составляющ ая скорости, направленная противвектора & напряж енности электрического п о л я .

Х аотическое же Д виж ениеэлектронов остается, как так оно оп р еделяется т о л ь к о температурой т е л а .П оэтом у количество электронов, п р ох од я щ и х в единицу времени ч е р е зсечение тела в одном и другом направлении, мож ет быть неодинаковы м ,что и обусловли вает появление ф лук туационной составляющ ей п р о т е к а ю ­щего в цепи тока. Среднеквадратичное значение напряж ения, в ы д еля ем о гоф луктуационной составляющ ей на сопротивлении к , находится п о ф ор­м уле Найквиста [10]:м“ = 4 А 7 ’ ЙД/.(5-11)Здесь Т — абсолю тная температура соп р оти влен и я Я .

О стальны е с и м ­волы имеют прежнее значенне.Рис.5-1.Эквивалентныеники ш умов.источ­а — ш умящее сопротивление;б — не­шумящее сопротивление и эквивалент­ный генератор ш ум ового напряжения;в — нешумящее сопротивление и экви­валентный генератор ш умового тока.О'0)0 а) I б)И з (5-11) следует, что и;,, зависит от соп р оти влен и я и его тем пер атуры ,с повышением которой увеличивается ха отическ ое движение эле к тр о н о в .Н а основании (5-11) можно получить вы раж ения д л я среднего квадрата ф л у к ­туаций тока и мощ ности шумов, развиваемой на сопротивлении И :и~К*(5-12)ИРш=\ ^ = кТЫ-(5-13)«Ш ум ящ ее» сопротпвлеппе Л (рис.

5-1, а) мож но заменить геп ер ато ром э. д. с. ш умов, включенным п ослед овательно с «неш умящ им» с о п р о т и в ­лением (рис. 5-1, б ) , и ли же генератором ш ум о в ого тока, который в к лю ч е нп араллельно с нешумящим сопротивлением (р и с. 5-1, в ).Р и с. 5-2. Замена ш ум я щ ейлампы эквивалентными и с ­точниками ш ума.а — ш умящ ийтриод; б — н е ­ш ум ящ ий триод и эк в и в а л ен т ­ный генератор ш умового н а п р я ­ж ен и я; в — неш умящ ий т р и о дс эквивалентным ш ум ящ им с о ­противлением.П ри использовании метода эквивалентного ш ум ового соп р оти влен и яфлуктуации анодного тока пересчитывают к в х о д у лампы, заменяя ш у м я ­щ ую лам п у (рис.

5-2, а) нешумящей, на вход котор ой подключен эк ви вален т­ный генератор ш умового напряжения, создаю щ ий в анодной цепи пр еж н ю ювеличину ф луктуаций (рис. 5-2, б ) . Д л я триода этот пересчет легк о в ы п о л ­нить, имея в виду известное соотношение <11л = £ й {/ с . В свою очередь э к в и ­валентный генератор ш умового напряж ения м ож но заменить ш ум я щ и мрезистором 7?|П, н аходя щ и м ся прп температуре Т (обычно п р п ' комнатнойтем пературе) и создаю щ им такое же шумовое напряж ение (рис.

5-2, в).Запишем вы раж ение д л я среднеквадратичного значения шумовогонапряж ения в триоде, и с п о л ь з у я (5-4) и учитывая (5-5) и (5-7):—г;—«а. ш0,644 - А к Т к,с.лг\“ 8.ш = - ^ Г - = ----- Д(5_14)Приравнивая (5-14) и (5-11), находим выражение д ля эквивалентногош ум ового соп роти вления триода:«-51I0' 11"}° ’Ш Т —к .■Я“ ш-тр— —Д л я диода в ф ор м уле (5-7) 6 =1, поэтому0,6447'н^•нт. д(5-16)Д л я пентода прп пересчете шумов, определяемы х (5-8), эквивалентноеш умовое сопротивление равно:*п/ 0,644Г„,20/,,2(5-17)В электронны х ла м п а х с оксидным катодом Т к ~ 1000 К . П одставляяэту величину и ч и слен ное значение б = 0,8 в ф ормулы (5-15)— (5-17), а такжопринимая тем п ер атуру эквивалентного ш умового сопротивления равнойТ — 300 К , п олуч а ем удобны е д л я практики ф ормулы .Тип лампыФ орм ула д л я вквивалентного шумовогосопротивленияД и о д ................

......................Т р и о д .......................................Пентод235Дщ. д-....................................Я ш.В ш. трк„2,5^—( 2,5*„ + 1 \ 5,20/с1Значение Л ш ле ж и т в пределах от 200 Ом д л я миниатюрных триодовдо сотен к илоом д л я частотопреобразователы ш х лам п.Способ о т н о с и т е л ь н о й шумовой тем п ер а т уры основан па сравнениямощности ш умов, развиваемы х четырехполюсником, в том числе и электрон­ной лампой, с м ощ ностью тепловы х шумов в произвольной линейной цепи,находящейся при комнатной температуре.П редполож им , что мощ ность всех видов ш умов, создаваемых лампой,при комнатной тем п ературе Т равна Р ш.

л . М ощ ность шумов в сопротивле­нии при комнатной тем пературе определяется ф ормулой (5-13). В общемслуч ае Р ш. „ < £ к Т Щ .Однако мож но изм енить температуру сопротивления до такого значе­ния Т а, при к оторой эти мощности ставут равны: Р ш- л =Отношение'(5-18)называется о т н о с и т е л ь н о й шумовой те м п ер а т ур ой . Т а к , например, отно­сительная ш ум овая температура диода с внутренним сопротивлениемД ; = 1/3 с учетом (5-4) и (5-5) равна:,д0,644?’ к ^ , а----- ф~ л ,а .Д л я оценки ш умовы х свойств четы р ехп олю сн и к а, в том числе р а д и о ­технических устройств, содержащих элек тр он н ы е лампы или др уги е э л е к ­тронные приборы, используется понятие коэффициента шума.

К о э ф ф и ц и е н ­то м шума F назы вается отношение мощ ности ш ум ов на выходе ч е ты р е х п о ­люсника, об услов лен н ы х всеми возможными причинам и, к мощности ш у м о вна его выходе, обусловленны х тепловым ш ум о м источника сигнала:Р ш. вых.

с у м# ш = -т г----------- •1 Ш.ВЫХ. ИСТ(5' 19)Эту величину частот называют также ф а к т о р о м шумов пли просто ш у м ’Иногда коэффициент шума выражается н е в безразмерных е д и н и ц а х,а в децибелах. Т огд афактором.* Д, - Ю 1г,(5.201* ш ум . в ы х . и стСпособы снпж снпя внутрпламповых ш ум ов. К а к следует из п о л у ч е н н ы хвыше соотношений, величина шумов в ла м п е прям о пропорциональна т е м ­пературе катода Т к и обратно п р опорц иональна к р ути зн е характеристики S .Кроме того, внутриламповые шумы возрастаю т при увеличении коэффициентатокораспределения кп , тока /С2 и коэффициента вторичной эмиссии с п о в е р х ­ности электродон.Т ем п ературу катода обычно сущ ественно снизить не удается, так к а кпри этом ухудш аю тся другие параметры ла м п ы .

Характеристики

Список файлов книги