Шуми ламп

При відсутності вхідного корисного сигналу на виході радіоелектронних пристроїв завжди мається вихідний сигнал, який обумовлений фізичними процесами в лампах. Ці напруги називаються шумами лампи.

1. Шуми лампи обумовлені хаотичністю теплового руху електронів в катоді, а тому в кожний момент часу кількість електронів, які мають достатню енергію для того, щоб досягнути до анода різна, в результаті чого виникає флуктуація струмів емісії, яка називається дробовим ефектом.

2. У багатоелектродних лампах за рахунок нерівномірності проходження електронів відбувається флуктуація розподілу струму між електродами лампи.

3. За рахунок нерівномірності випромінювання електронів і якості фізично-хімічних властивостей катода відбувається міграція і дифузія атомів, що приводить до хаотичного випромінювання електронів катодом. Це створює шуми за рахунок мерехтіння катода.

Усі ці процеси створюють напругу на виході, яка називається напругою шумів лампи. Для оцінки шумових параметрів лампи використовується:

1. Шумовий струм. Характеризується квадратом діючого значення струму І²_ш. Величина, пропорційна потужності флуктуації і для діода, який працює в режимі насичення, основним джерелом струму являється дробовий ефект. Тоді величина діючого значення струму буде пропорційна середньому значенню струму емісії і смузі частот, в якій вимірюється потужність шуму:

I²_ш.а.=2eI_cΔf.

В режимі обємного заряду квадрат діючого значення струму крім того залежить від коефіцієнта депресії шуму

I²_ш.а.=2eI_aΔfГ²,

де Г² – коефіцієнт депресії шуму 0.05 – 0.15.

В лампах тріодах, які працюють без сіткових струмів, використовується значення струму, яке залежить від коефіцієнта депресії. При наявності екранної сітки на величину шумів впливає флуктуація розподілу струму, на низьких частотах найбільший вплив має мерехтіння катода

де М – константа, визначається експериментально

M=0 ÷ 2 n ≈ 1.

Усі ці види шумів зручно характеризувати параметрами, що створюються різними видами шумів. Такою величиною може бути

Шумова напруга

Приймають, що струм І_ша створюється напругою U_ш.с., тому що величина струму залежить від напруги і крутизни S, виразимо величину U_ш, приведену до сітки лампи

U_ш.с.=I_ш.а./S

Шумова напруга характеризує якість підсилюючої апаратури і показує, який мінімальний корисний сигнал можна виявити без додаткових ознак на виході. В високоякісній апаратурі співвідношення сигнал – шум може знаходитися в межах 2-10.

Для оцінки шумових властивостей лампи використовується питома шумова напруга

[ мкВ/кГц^1/2]

Шумовий опір

Хаотичний тепловий рух електронів в любому провіднику створює напругу шуму на затисках любого активного опору. Величину цього шуму можна охарактеризувати шумовою напругою, яку визначають формулою Найквіста

U²_шR=4кТR∆f

Енергія теплових шумів опорів має рівний розподіл по частотному діапазону як і шуми дробового ефекту, тому шуми підсилюючих ламп часто характеризують величиною опору шуму, на якому створюється напруга рівна шуму дробового ефекту, тобто приведеної до сітки лампи

U²_ш.с.=4кТR_ш∆f.

При температурі Т=293К визначають величину опору R_ш

.

Для ламп-тріод величина опру R_ш=0.1-3.5 кОм.

Для пентодів R_шп=0.25-12 кОм.