сигнал 1
7.12. S / N съотношение и шум фигура
Преди да започнете подробно разглеждане на дизайна на шум усилвател и ниско ниво на шума схема, ние трябва да определим няколко думи, които често се използват, за да опишат шумовите характеристики на усилвателя. Тя е за количествено шум напрежения измерена в същата точка във веригата. Обикновено, напрежението шум представен на входа на усилвателя (въпреки че измерванията обикновено са направени на изхода), т. Е. източник на сигнал и шум усилвател са описани чрез еквивалентен шум напрежение на входа, което може да се получи наблюдава шума на изхода. Това има смисъл, когато искате да се оцени относителната шума добавени от източника на шум усилвател, независимо от печалбата; че е доста практично, защото основният шум усилвател обикновено се генерира от етапа на въвеждане. Освен ако не е указано друго, напрежението шум винаги ще бъде отнесен към входа.
Плътността на мощността на шум и трафик.
При разглеждането на топлинна и заснет шум, беше показано, че големината на напрежението, измерена на шума зависи от честотата на измерване лента (от по-широк поглед, толкова повече можете да видите) и на променливите параметри (R и I) на източника на шум. Затова е естествено да се говори за плътността на RMS напрежение на шума:
при което - напрежение средноквадратична шум, измерено в ширината W. лента бял източник на шум е независим от честотата и розов шум, например спад. Често се използва средната квадратен плътност на шума. Както винаги се отнася до ефективната стойност, и - на средната стойност на площада, за да се получи достатъчно на квадрат. Звучи просто (и в действителност лесно), но ние искаме да сме сигурни, че не се объркват.
Имайте предвид, че стойностите B и са множители за прехода от стойностите обозначени с малки букви и стойностите обозначени с главни букви. Например, за топлинна шума на резистор R имаме
или графики са съответно в дялове на "NV в основата на херц" или "волта на квадрат на херц" в информацията на производителя. Стойностите, които скоро ще бъдат въведени, се използват по същия начин.
Когато две несвързани помежду си сигнали (две или шум сигнал и шум) се добавят квадрат амплитуди, където - ефективното (RMS) стойност на сигнала, получени чрез добавяне на сигнала с ефективна стойност и шума с ефективна стойност. Ефективните стойности не могат да се комбинират!
Съотношението сигнал / шум.
S / N съотношение определя по формулата
където за стрес са ефективни стойности и широчина на честотната лента и някои централната лента е посочено, т. е. е съотношението (в db) на полезния сигнал ефективното напрежение на ефективна напрежение съществуващото шум. "Сигнал" може да бъде синусоидална, или с честотна модулация носител или разширяване на спектъра на сигнала.
Ако сигналът е теснолентова спектър, от съществено значение е, че съотношение на измерена лента като тя попада ако лента измерване става по-широк спектър на честотна лента на сигнала, съдържащ: а енергия шум на разширяване лента се увеличава, и енергията на сигнала остава постоянна.
шум.
Всеки истински източник или устройство за измерване генерира шум поради топлинна шум в резистентност вътрешен източник (реалната част на комплекс импеданс). Разбира се, може да има допълнителни източници на шум от други причини. Цифрата от шум (NF) на усилвателя - е просто съотношението в децибели недвижими усилвател изход сигнал към изходния сигнал "перфектен" (мълчи) усилвател с една и съща печалба; входния сигнал и в двата случая е топлинна шума на резистор свързан към входа на усилвателя:
при което - средното квадратично шум напрежение на херца, направена от безшумен усилвател (студен) при входния резистор. Стойност, така шум напрежение, генерирано от усилвателя, като скоро ще видим, силно зависи от съпротивлението източник (фиг. 7.40).
Фиг. 7.40. Ефективното шум напрежение на коефициента и съпротивление на източник на шум. (National Semiconductor Corp.).
шум - удобна функция като усилвател, ако в даден активно съпротивление на източника, който искате да сравните усилватели (или транзистори, което също се определя от CABG). шум варира в зависимост от честотата и устойчивост източник, така че често се прилага в графика, като криви ниво CABG по отношение на честота и. Също така може да се определи като набор от графики на зависимостта си от честотата - една крива за всеки от текущата стойност на колектора или подобен набор от графики на CABG от - като една крива за всеки колекционер ток. Моля, имайте предвид следното. CABG формула за горе добито при предположението, че общата усилвател вход съпротивление е много по-голям източник импеданс, г е. .. Въпреки това, в конкретния случай ние обикновено трябва ома за RF усилватели и CABG определя по съответния начин. В този специален случай, се съгласи съпротивление, просто отстранете фактор от 4 в предишните изрази.
Огромни подвеждащо: не се опитвайте да се подобри положението чрез добавяне на допълнително съпротивление на източник на сигнал за получаване на минималната АКБ. Всичко, което ще се постигне, като се опитва да направи външния вид усилвател - това ще добави шум към източника! шум може да бъде доста подвеждащо в този случай; тя също подвеждаща защото KS (например, 2 db) спецификация за транзистор биполярен или поле ефект е винаги дава в оптимална комбинация и. Истинската стойност на работните характеристики на това се казва малко, освен че производителят намери полезно да се похвали с малко количество АКБ.
Най-общо казано, когато се оценява изпълнението на усилвателя не е най-лесно да се загуби, ако се придържате към връзката, графът за даден напрежение и източник импеданс.
Ето как да се премине от по отношение на SH
при което - RMS амплитудата на сигнала, - изходния импеданс и CABG - съотношението шум усилвател за даден.
Нисък шум.
Понякога, вместо на стойността на шума за температурни шум характеристиките на експресия усилвател шум се използва. И двата метода на носят една и съща информация, а именно, допълнителен принос към шум усилвател възбуждане с източник на сигнал с импеданс CI; те са равностойни в този смисъл.
Обърнете внимание на фиг. 7.41, за да се разбере как температура шум: в първия си представим, че съществува реална (шум) усилвател, свързан към източник импеданс безшумен (фигура 7.41, а.). Ако ви е трудно да си представим по-безшумен източник, представете си, резистор, охладена до абсолютната нула. Все пак, въпреки че източникът и спокойствието, продукцията ще бъде малко шум, защото усилвателя има шум. Сега си представете, изграждането на фиг. В който са направени магически безшумен източник на енергия и се довежда до определена температура, така че изходното напрежение на шума е същата като на фиг. 7.41, както добре. Това се нарича температура на шум усилвател източник импеданс.
Както отбелязахме по-рано, фигурата на шума и температурата на шума са само различни начини за изразяване на една и съща информация. В действителност, това може да се докаже, че те са свързани помежду си чрез следните отношения:
където Т - температура на околната среда, обикновено приема равна на 290 К.
Като цяло, добри усилватели нисък шум имат много нисък шум стайна температура (или е еквивалентна на фигурата шум от тях много по-малко от 3 db). По-късно в този раздел обяснява как да се измерва съотношението (или температура) на шум усилвател. Първо, обаче, ние трябва да разберем транзисторите и методите на проектиране ниско ниво на шума схема на шума. Надяваме се, че дискусията по-долу ще се изясни това, което често покрити с мъгла от недоразумение.
Ние сме уверени, че след като прочетете следните два раздела, никога няма да бъдете подведени от фигурата на шума!