17.2. Дробовый эффект

Дробовым эффектом называется небольшие флуктуации величины электрического тока от среднего значения, вызванные неравномерностью диффузии носителей тока в полупроводниках или неравномерностью эмиссии электронов с катода в электровакуумных приборах.

Дробовой и тепловой шумы – не понижаемые виды шума, возникающие в соответствии с законами физики. Самый дорогой и тщательно изготовленный резистор имеет тот же тепловой шум, что и дешевый углеродный резистор с тем же сопротивлением.

Термин «дробовой эффект» (а также дробовой шум) появился из-за того, что благодаря нему в громкоговорителе, подключённом к выходу усилителя или радиоприёмника, появляется акустический шум, напоминающий шум сыплющихся дробинок.

17.3.Критерий устойчивости Найквиста. Формула Найквиста

Формула Найквиста широко используется при расчёте тепловых шумов в измерительных и радиотехнических устройствах. Она определяет величину тепловых флуктуаций тока или напряжения в электрической цепи. Получена формула американским физиком Х. Найквистом в 1928г.

Согласно ней, обусловленное тепловыми флуктуациями среднее значение квадрата напряжения на концах проводника с сопротивлением R, находящегося в состоянии теплового равновесия при абсолютной температуре Т, равно:

(1).

При низких температурах и достаточно высоких частотах, когда h  kT вместо формулы (1), следует пользоваться более общим выражением:

(2).

Критерий Найквиста был разработан американским физиком Найквистом и опубликован в 1932 году. Он заключается в исследование устойчивости замкнутой системы по заданной амплитудно-фазовой характеристике системы в разомкнутом состоянии. Для этого исследователю необходимо иметь амплитудно-фазовую характеристику (АФХ) разомкнутой системы и информацию о распределении корней характеристического уравнения А(р)=0 разомкнутой системы. Варианты этого распределения обычно классифицируются и сводятся к трем случаям:

1. Разомкнутая система устойчива, то есть все корни полинома А(р) являются левыми.

2. Разомкнутая система неустойчива – полином А(р) имеет к правых корней и предполагается их отсутствие на мнимой оси.

3. Полином А(р) имеет корни на мнимой оси.

17.4. Естественные пределы точности измерений

Единство измерений достигается путем точного воспроизведения и хранения установленных единиц физических величин и передачи их размеров применяемым средствам измерений. Воспроизведение, хранение и передачу размеров единиц осуществляют с помощью эталонов.

Эталоном называется средство измерений (комплекс средств измерений), предназначенное для воспроизведения и (или) хранения единицы величины и передачи ее размера другим средствам измерений.

Передача размеров единиц осуществляется с помощью поверочных схем.

Существуют первичные эталоны (ПЭ), которые делятся на государственные (Г), национальные (Н), и хранимые в Международном Бюро Мер и Весов (МБМВ) – международные.

По приоритету воспроизведения и хранения единицы первичному эталону соподчиняются вторичные (ВЭ) и рабочие (РЭ) эталоны.

Вторичные эталоны (раньше их называли эталонами – копиями Э-К), утверждаются в зависимости от особенностей их применения Госстандартом РФ или Государственными научными метрологическими центрами. Рабочие эталоны (высокой точности РЭВТ) получают размер единицы, как правило, от вторичного эталона и служат для передачи размера единицы другим рабочим эталонам (меньшей точности РЭМТ) и рабочим средствам измерений (РСрИз).

К вторичным эталонам относятся также эталоны сравнения (ЭС), предназначенные для сличения государственного эталона с другими, в том числе международными, если такое сличение может быть проведено непосредственно.

Точность – это качество измерений, отражающее близость их результатов к истинному значению величины, т.е. близостью к нулю погрешностей измерения. Обычно говорят о высокой (средней, низкой) точности измерений в качественном отношении, имея ввиду полученную при измерениях соответственно низкую (среднюю, высокую) погрешность.

Иногда значение точности определяют величиной

ε = |Δ/X_И|^-1 = 1/|δ|,

где |δ| – модуль так называемой относительной погрешности.

Правильность измерений определяется как качество измерения, отражающее близость к нулю систематических погрешностей результатов (т.е. таких погрешностей, которые остаются постоянными или закономерно изменяются при повторных измерениях одной и той же величины).

Достоверность измерений характеризует доверие к результатам измерений и делит их на две категории: достоверные и недостоверные, в зависимости от того, известны или неизвестны вероятностные характеристики их отклонений от истинных значений соответствующих величин.