Studiul acestui fenomen a demonstrat că curent și tensiune în toate circuitele electrice, întotdeauna mici oscilații aleatorii (haotice), numite fluctuații electrice. Ele sunt explicate prin mișcarea termică a electronilor. Pe măsură ce crește temperatura, fluctuațiile cresc.
Curenții tuturor electrozilor tranzistorului sunt supuși fluctuațiilor. După amplificare, aceste fluctuații ale recepției auditive a semnalelor se manifestă ca zgomot. Numele "zgomot propriu" se aplică și atunci când semnalele nu sunt convertite în vibrații sonore.
Orice curent nu este strict constantă, dar, în plus față de I0 componentă constantă, are o componentă de zgomot Iș variabilă. Acest lucru se datorează faptului că numărul de mișcare datorită electronilor termice care trec prin secțiunea transversală a conductorului în intervale regulate mici, chiar și în cazul în care un curent constant, nu este constantă, ci variază. De obicei, curentul de zgomot este foarte mic în comparație cu I0 actuală a demonstrat teoretic și experimental că curentul de zgomot este suma variabilelor cu componentele sinusoidale de frecvențe diferite de la zero la ultrahigh. Dar orice amplificator (sau alt dispozitiv) transmite vibrații numai într-un anumit interval de frecvență. Prin urmare, ieșirea amplificatorului este perceput doar o parte a acestor componente de zgomot, care este mai mare, banda de frecvență mai mare oscilațiilor PPR. transmisă de amplificator.
Zgomotul intrinsec al tranzistorilor limitează sensibilitatea receptoarelor radio și a altor dispozitive utilizate pentru detectarea, amplificarea și măsurarea semnalelor slabe. Dacă semnalele utile sunt mai slabe decât propriile lor zgomote, recepția acestor semnale este foarte dificilă sau chiar practic imposibilă.
În orice rezistor, datorită fluctuațiilor electrice care apar în el, se creează un EMF de zgomot. Valoarea efectivă a zgomotului EMF Es apărut în rezistență sau în orice circuit cu rezistența R este determinată de formula Nyquist
unde k este constanta Boltzmann, care este de aproximativ 1,38 × 10-23 J / K; T este temperatura absolută.
Această formulă în calcule practice pentru temperatura camerei ia forma
unde Еш - în microvolți, R - în kilohms și Pπρ - în kilohertz.
Zgomotul total care apare în tranzistor are mai multe componente.
Zgomotul termic este cauzat de fluctuațiile termice ale electronilor, caracteristice pentru orice rezistor. Deoarece toate zonele tranzistorului au o anumită rezistență, ele generează tensiuni de zgomot. Deoarece rezistența emițător și regiunea colector este relativ mic, rolul principal în crearea zgomotului termic joacă un rb rezistență de bază, mai ales ca acesta este inclus în circuitul de intrare și zgomotul produs de acesta este amplificat de tranzistor.
Zgomotul de zgomot provine de la fluctuațiile de injecție și extracție în joncțiunile emițătorului și colectorului.
Zgomotele de distribuție curentă sunt cauzate de fluctuațiile distribuției curentului de emițător între bază și colector.
Zgomotul recombinării este cauza fluctuațiilor de recombinare.
În plus, se produce zgomot suplimentar datorită fluctuațiilor curenților de scurgere din straturile superficiale ale semiconductorilor și a altor fenomene. Aceste zgomote sunt adesea numite ciliari sau excesive (efect de pâlpâire).
Puterea sau tensiunea de zgomot este mai mare, cu cât este mai largă banda de frecvență în care se manifestă efectele zgomotului.
Pentru a estima proprietățile de zgomot ale tranzistorilor, factorul de zgomot este Fm. Se determină, ca în orice rețea cu patru terminale, în modul următor.
zgomot de impact este întotdeauna caracterizată prin raportul dintre puterea semnalului util la putere de zgomot de ieșire PC Pm .Pe acest raport este mai mică decât la intrare, deoarece atât puterea de ieșire îmbunătățită în perioade kp, dar la tranzistor de putere de zgomot adaugă sob-guvernamentale Pm zgomot. tr. Figura de zgomot arată de câte ori raportul dintre puterea semnalului și puterea de zgomot la intrare este mai mare decât la ieșire:
Se obișnuiește să se măsoare valoarea Fm în decibeli conform formulei
din care rezultă că pentru valorile Fm de 10, 100 și 1000, valoarea F este respectiv 10, 20 și 30 dB.
Transistorii moderni au F de aproximativ 3 până la 30 dB (o medie de 10 până la 20 dB). Valoarea cifrei de zgomot a tranzistorilor este indicată, de obicei, pentru o frecvență de 1 kHz și o temperatură de 20 ° C.
Zgomotul tranzistorului depinde de parametrii și modul său de funcționare, precum și de rezistența internă a sursei de oscilații amplificate (sursa de semnal). Cu cât tranzistorul este mai mic. mai mult zgomot. Acest lucru se datorează faptului că scăderea este însoțită de o creștere a curentului de bază și va crea o tensiune de zgomot mai mare pe rezistența rb, amplificată de tranzistor. În plus, mai mici. cu cât este mai intensă recombinarea în bază și, de asemenea, cauzează zgomot.
Cu creșterea rezistenței rb și curentului iκ0, zgomotul crește. Materialul semiconductor afectează și nivelul de zgomot. De exemplu, tranzistoarele de siliciu "zgomotoase" mai puternice decât cele din germaniu. Tensiune minimă de joncțiune UK-colector și curentul emitor b adică atenueaza zgomotul, dar într-o anumită limită, deoarece adică prea mic și Marea Britanie-b scade din cauza acestui zgomot poate crește. Pentru ca zgomotul să fie minim, rezistența Rü.k trebuie să aibă o valoare optimă, de obicei câteva sute de ohmi. Creșterea temperaturii crește dramatic zgomotul intrinsec al tranzistorilor. Teoria și experiența arată că, alte lucruri fiind egale, zgomotul tranzistor pentru toate cele trei circuite principale OE, OB și OC sunt aproximativ aceleași.
În funcție de frecvență, zgomotul este distribuit neuniform. În domeniul de frecvențe medii, F are o valoare minimă și aproximativ constantă. Frecventa inferioară f1 a acestui interval este de un kilogram. La frecvențe sub f1, zgomotul cilindric crește și, ca rezultat, F crește. Creșterea F la frecvențe mai mari de f2 se datorează unei scăderi. Frecvența f2 poate fi de sute de kilohertzi și mai mult. Este mai mare, cu atât este mai mare fa și de aproximativ o dată mai mică decât ea.
Având în vedere dependențele de mai sus, sunt concepute tranzistoare speciale cu zgomot redus pentru primele etape ale amplificatoarelor și receptoarelor radio. Pentru ca zgomotul să fie minim, astfel de tranzistori sunt utilizați pentru scăderea uk-b și i-e, iar temperatura lor ar trebui să fie scăzută. Aceste tranzistoare au valori ridicate și fa. dar mici rb și ik0.
În comparație cu lămpile electronice, tranzistoarele bune "zgomotoase" în gama de frecvențe de mijloc sunt mai slabe, iar la frecvențele mai joase și mai înalte - mai puternice.
Zgomotul intrinsec generat în diode semiconductoare, care trebuie să fie luate în considerare atunci când se utilizează diode în primele etape ale receptoarelor de microunde. Cauzele zgomotului diodelor sunt aceleași cu cele ale tranzistorilor. Este în primul rând de zgomot împușcat asociat cu fluctuații în procesul de injectare n - p joncțiune și zgomotul termic, determinată în principal de rezistență de bază, care este de obicei mult mai mare rezistență la emițător. În diodele n - i - p, regiunea introduce, de asemenea, zgomot termic. În diode, zgomotul cauzat de fluctuațiile procesului de recombinare și de zgomotul de flicker este, de asemenea, generat.
Pentru a evalua proprietățile de zgomot ale diodelor, este adesea folosit un parametru special: raportul zgomot. Acesta arată de câte ori puterea zgomotului diodei este mai mare decât puterea de zgomot a unui rezistor având o rezistență egală cu rezistența diferențială (ieșire) a diodei. Cele mai multe diode raport cu microunde de zgomot este de la 2 la 20. Mai puțin de multe ori, în loc de raporturile de zgomot pentru diode indică rezistența de zgomot echivalent sau raportul de zgomot în decibeli.
Ca generator al unei anumite tensiuni de zgomot, se folosesc diode speciale de zgomot care funcționează la tensiunea inversă în regimul de la începutul defectării electrice. Un astfel de regim este instabil și se caracterizează prin faptul că defecțiunea apare, apoi încetează și, în consecință, schimbările curente aleatoriu. Diodele de zgomot produse de industria noastră sunt fabricate din siliciu. Ei conduc la curenti de la 10 microamperi la 1 mA și tensiunea inversă de la 6 la 10V tensiune de zgomot are o gamă largă de frecvență - de la hertz la mai multe megahertzi.
Articole similare
-
Găzduirea propriu-zisă a erorilor frecvente la configurarea serverului dns ispconfig3 debian (9part)
Trimiteți-le prietenilor: