ходит в горизонтальный участок. Как можно вывести из (7.95)1
Г | на горизонтальных участках определяется приведенным в на чале выражением (7.91).
7.6.4. Низкочастотные шумы за счет эмиссии катодом положительных ионов
У ламп, работающих в режиме ограничения тока пространствен ным зарядом, спектральная характеристика низкочастотных шумов в области частот 100—1000 Гц обычно идет несколько выше, чем это соответствует - простой за
висимости |
. Это явление |
, N л9. |
|
|
|
|
|
|
может |
иметь |
различные |
Ю~ |
|
|
|
|
|
|
> |
причины |
в |
зависимости |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
от вида |
|
катода, |
|
исполь |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
зованного |
в |
лампе. |
Так, |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
например, |
|
установлено, |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
что в лампах |
с вольфра |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
мовым катодом увеличение |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
шума в этой |
области |
час |
|
|
|
,т |
|
|
г |
|
|
тот вызвано |
тем, |
что |
эти |
|
|
|
|
|
> |
|
|
|
|
|
|
|
> |
|
катоды, |
|
кроме |
электро |
|
|
|
|
|
|
ч~ |
V |
|
|
|
|
|
|
|
|
\ |
|
|
нов, |
испускают |
и некото |
|
|
|
7 |
|
|
|
|
|
рое |
количество |
положи |
|
|
|
|
|
|
7s L- |
Г1 |
тельных ионов. Эмиттиру- |
|
7 |
2 |
Ь S 8 Ю12 |
к 6 8 Юг 2 i |
6 8 103? |
i 6 8 W fju, |
емые |
ионы, |
попадая |
при |
Рис. |
7.12. |
Типичный спектр шума |
триода ти |
выходе |
из катода |
|
в уско |
ряющее для |
них |
поле от |
па |
6С6Б |
при |
наличии минимума |
потенциала |
|
|
|
|
и |
его составляющие: |
|
рицательного |
объемного |
/ ~ |
дробовый |
шум; |
2 — первая |
составляющая низко |
заряда, |
движутся |
в |
сто |
частотного |
шума |
(фликкер-шум); |
8 — вторая составля |
рону |
минимума |
потенци |
|
|
|
|
ющая |
низкочастотного шума |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
ала |
и |
колеблются |
здесь |
пока не произойдет рекомбинация. Нахо |
вокруг плоскости |
минимума, |
дясь в области минимума, они частично компенсируют отрицательный объемный заряд, что приводит к временному возрастанию катодного то ка и тем самым к появлению дополнительной составляющей шума. Спектр дополнительных флуктуаций катодного тока, как было показа но [Л. 7.11], описывается закономерностью, подобной (7.89), при значе ниях т0 в пределах (1 ч- 5)-10'4 с. У ламп с другими видами катодов природа этой дополнительной составляющей пока не выяснена. До полнительная составляющая низкочастотных шумов хорошо видна на рис. 7.12, на котором приведена низкочастотная область полного спектра шумов электронной лампы с оксидным катодом при ее работе в режиме пространственного заряда [Л. 7.12]. Пунктиром на рисунке отмечены спектры отдельных составляющих. При сложении ординат составляющих нужно иметь в виду, что масштабы по осям - лога рифмические.
§ 7.7. ШУМОВЫЕ ПАРАМЕТРЫ ЭЛЕКТРОННЫХ ЛАМП
Для количественной характеристики уровня шумов электронных ламп величина тока шумов практически не используется. Это выз вано следующими причинами.
1. Вопрос об уровне шумов наиболее важен, когда лампа раб тает в качестве усилительной. Однако в этом случае существенным является не абсолютное значение уровня шумов, а отношение уровня шумов к уровню сигнала, подаваемого на вход лампы. Поэтому для оценки уровня шума лампы целесообразно пользоваться не величи ной, относящейся, подобно шумовому току, к анодной цепи лампы, а эквивалентной ему величиной в цепи управляющей сетки.
Рис. 7.13. К определению эквивалентной э.д.с. шумов:
а — д л я д и о д о в ; б — д л я лам п с сетками
2.Любая радиотехническая схема представляет собой комплек
ряда |
элементов — резисторов, конденсаторов, электронных ламп |
и т. д. |
Каждый из них в той или иной мере является источником флук- |
туационных шумов. Шум на выходе схемы в целом определяется на ложением друг на друга шумов всех содержащихся в ней источников. При расчете результирующего уровня шума неудобно, как показывает опыт, пользоваться для учета уровня шумов ламп величиной шумо вого тока. Желательно пользоваться величиной, подходящей для учета уровня шумов и других элементов схемы.
Величинами, которыми в практике пользуются для оценки шума
ламп, |
являются, в |
зависимости от |
обстоятельств, |
эквивалентная |
э.д.с. |
шумов и эквивалентное сопротивление шумов. |
Эти |
величины |
принято называть |
ш у м о в ы м и |
п а р а м е т р а м и |
л а м п . I. |
I. Эквивалентная э.д.с. шумов
Эквивалентная э.д.с. шумов, называемая также э к в и в а л е н т
н о й |
ш у м о в о й э.д.с., определяется по-разному в случаях дио |
да и |
лампы с сетками. |
В случае диода под эквивалентной э.д.с. шумов понимают э.д.с. генератора, который необходимо включить в анодную цепь идеаль ного нешумящего диода, чтобы в статическом режиме получить в
этой цепи флуктуирующий ток, равный току шумов аналогичной реальной лампы (рис. 7.13, а). Применяя к анодной цепи лампы закон Кирхгофа, получаем для связи между средним квадратом эквивалент
ной э.д.с. шумов eh и средним квадратом тока шумов
|
е2 = |
г2 R2 |
(7.96) |
|
Ш |
Ш v ! |
|
где |
Ri — внутреннее сопротивление диода. Так |
как для диода R t= |
= |
1/5, то (7.96) можно переписать в виде |
|
|
е2 |
|
(7.97) |
|
ш |
|
|
В случае ламп с сетками шум приводят к управляющей сетке. Соответственно под эквивалентной э.д.с. шумов понимают э.д.с., которую в статическом режиме работы лампы нужно подать на управ ляющую сетку идеальной нешумящей лампы, чтобы получить в анод ной цепи флуктуирующий ток, равный току шумов аналогичной реальной лампы (рис. 7.13, б). Так как в лампах с сетками перемен ные составляющие анодного тока и напряжения первой сетки связаны
соотношением га~- = |
5 аС1 иС1„, то для связи между eh и ih полу |
чается аналогично |
(7.97) |
|
(7.98) |
II. Эквивалентное сопротивление шумов
На зажимах резистора за счет беспорядочного теплового движения электронов имеют место, как известно, флуктуации падения напря
жения, приводящие |
к появлению так называемых |
т е п л о в ы х |
ш у м о в . |
Средний квадрат эквивалентной э.д.с. этих шумов ehг оп |
ределяется |
формулой |
Найквиста |
|
|
|
~ZT = U T R RAf, |
(7.99) |
где Тц — температура |
резистора; R — сопротивление |
резистора; k — |
постоянная Больцмана; Д/ — полоса пропускания схемы, в которую включен резистор.
Базируясь на этом соотношении, под эквивалентным сопротивле нием шумов электронной лампы понимают сопротивление, на зажимах которого при температуре его, равной комнатной, возникает э.д.с. тепловых шумов, равная эквивалентной э.д.с. шумов лампы. Экви валентное сопротивление шумов ламп Rm, следовательно, опреде ляется равенством
~ ^ = A k T R R mAf |
(7 .1 0 0 ) |
12* |
339 |
где ет — эквивалентная э.д.с. |
шумов лампы, |
Tr — комнатная темпе- |
ратура в К (293 К). |
|
|
Отсюда |
|
|
R |
^ |
(7.101) |
|
4ft T r A [ - |
|
Для расчета Rm по этой формуле, в зависимости от типа лампы,
вместо вщ нужно подставлять (7.97) или (7.98), а для г'ш , в зависи мости от вида шума, для которого определяется R m , воспользоваться
выражениями (7.55), (7.67), (7.81) или (7.85). Как и e h , R m в случае диода нужно считать включенным в анодную цепь лампы, в случае ламп с сетками — в цепь управляющей сетки.
Понятием эквивалентной э.д.с. шумов удобнее пользоваться при сравнении уровней шумов и входного сигнала, а понятием сопротив ления шумов — при сравнении уровней шумов различных электрон ных ламп между собой или при расчете результирующего уровня шума схемы, содержащей несколько независимых источников шума. До стоинство сопротивления шумов заключается в том, что с шумовым сопротивлением при расчетах можно оперировать по тем же правилам, что и с обычными электрическими сопротивлениями. Так, например, результирующее шумовое сопротивление двух последовательно вклю ченных независимых источников шумов равно сумме их шумовых со противлений
Если же в этом случае пользоваться понятием эквивалентных э.д.с., то для нахождения результирующей э.д.с. шумов шумы от дельных источников нужно складывать квадратично
4 = 4 + 4 - (7.103)
§ 7.8. ЭКВИВАЛЕНТНОЕ СОПРОТИВЛЕНИЕ ШУМОВ РАЗЛИЧНЫХ ВИДОВ ЭЛЕКТРОННЫХ ЛАМП
В общем случае эквивалентное сопротивление, соответствующее шуму какого-либо из рассмотренных ранее источников внутриламповых шумов, зависит от конструкции лампы, режима, в котором она используется, и частоты, на которой работает схема. Наибольший практический интерес представляют шумы электронных ламп в ра диовещательном диапазоне частот, т. е. ориентировочно в пределах 20 кГц — 50 МГц. В этих пределах фликкер-шум пренебрежимо мал, а спектры всех остальных источников внутриламповых флуктуационных шумов — «белые». Поэтому в этих пределах частот сопротивле ния шумов можно считать независящими от частоты.
Уровень флуктуационных шумов, создаваемый электронной лам пой того или иного типа, в общем случае определяется наложением друг на друга флуктуационных шумов различного происхождения, например дробового шума и шума токораспределения — в пентодах,
