в электровакуумных приборах он возникает на поверхности катода вследствие статистического характера эмиссии электронов и дискретности их заряда. Аналогичные шумы наблюдаются и в полупроводниковых приборах, и связаны они с процессами генерации и рекомбинации носителей заряда.

Для тока со средним значением Ig, протекающего в какой-то цепи, дисперсия

/ - = 2е~1 [Гц], где е =1,6-10 /Ог - заряд электрона. [4.2.1] Спектральная плотность дробового шума, как и теплового, однородна.

4.3. Шум l/f

Низкочастотный шум (фликкер-шум, или шум l/f) - это сравнительно медленные флуктуации тока и напряжения. Предполагается, что /-шум связан с процессами генерации и рекомбинации носителей заряда в приповерхностных и приконтактных областях полупроводников или в оксидном слое на их поверхности, возникающими на медленных центрах рекомбинации.

Зависимость ~l/f спектральной плотности такого типа шумов имеет место от частот 10 Гц и вплоть до самых низких. В биполярных транзисторах и полевых транзисторах с р-п переходом в не слишком низкочастотной области шумы l/f малы по сравнению с другими видами шумов. В полевых транзисторах с МДП структурой шум l/f может составлять существенную долю в общем уровне шумов.

4.4. Приведение шумов ко входу. Эквивалентное шумовое сопротивление

Усилительные приборы - полевой или биполярный транзисторы, электронная лампа и т. д. также являются источниками шума. Так, в полевых транзисторах шум создается токами затвора и канала.

Шумы, возникающие в разных частях системы детектор (источник сигнала) - предусилитель, для простоты сравнения с полезным входным сигналом удобно представлять в виде

эквивалентных генераторов шума, действующих на входе предусилителя. При этом некоторые из этих генераторов оказываются включенными параллельно, а другие -последовательно со входом. Соответственно, различные источники шумов и сами шумы подразделяются на параллельные и последовательные. Разделение шумов на параллельные и последовательные носит принципиальный характер, что, в частности, проявляется в том, что они совершенно по разному преобразуются в противошумовых фильтрах.

Рассмотрим усилительный каскад на основе произвольного трехэлектродного активного элемента (рис. 4.4, а).

L.o = 2е/о

Io = SUo

2eL.

2 ш.и ш.О

Рис. 4.4

Входной ток lex представляет ток входного электрода (база, затвор или сетка), ток 1о - начальный ток, обеспечивающий работу прибора в активном режиме, сопротивление является

эквивалентным сопротивлением цепи, задающим рабочую точку по входу.

На рисунке 4.4,6 показан тот же каскад с эквивалентными генераторами шумов. И, наконец, пересчитав через крутизну ко

входу внутренние шумы и iQ, получим эквивалентную шумовую схему каскада (рис. 4.4, в). Как видно из этого рисунка, имеется эквивалентный источник шума ig , включенный параллельно входу (и источнику сигнала) и представляющий так

называемые параллельные шумы, и источник шума , включенный последовательно с сигналом и представляющий последовательные шумы.

Оба вида шумов состоят из нескольких слагаемых, которые могут иметь существенно различную величину. Например, собственный шум сопротивления R и дробовой шум тока режима транзистора становятся равными при

Л /о = -= 50л.в- [4.4.1]

Это так называемое правило пятидесяти милливольт , которое гласит, что при токе, создающем на сопротивлении падение напряжения >50мв, тепловым шумом сопротивления по сравнению с дробовым шумом тока можно пренебречь.

Для получения максимального отношения сигнал/шум частотная зависимость коэффициента усиления А(1о)) усилителя должна быть оптимизирована в соответствии со спектральным составом сигнала и шума.

4.5. Эквивалентный шумовой заряд

Рассмотрим систему детектор - усилитель (рис. 4.5).

Здесь 1р- параллельные шумы, обусловленные током утечки

детектора, входным током усилителя (сеточный, базовый ток, ток затвора), тепловым шумом сопротивления смещения Ri,.

Последовательные шумы вызваны статистическими

флуктуациями токов элементов (дробовой шум анодного, коллекторного токов, тока канала) и зависящим от частоты

фликкер-шумом. Обозначим 1р=а; U] = b + , где а и Ь-

постоянные, описывающие белый шум и зависящие от конкретных условий. Очевидно, что

.-1

[4.5.1]