Измеритель шума цифра является инструментом для измерения шума в качестве усилителя , смесителя или аналогичного устройства. Примером этого прибора является Agilent 8970A 1983 года выпуска.
Методы измерения [ править ]
Один из способов выполнения измерения описан на странице Y-фактора . Измеритель коэффициента шума может автоматизировать эту процедуру следующим образом: стробируемый широкополосный источник шума (например, лавинный диод ) приводит в действие тестируемое устройство. Измерение производится при включенном источнике шума; еще одно измерение с выключенным источником шума. На основе этих измерений и характеристик источника шума можно рассчитать коэффициент шума.
Источник шума [ править ]
Некоторым измерителям коэффициента шума требуется откалиброванный широкополосный источник шума - генератор шума . Для создания широкополосного шума используется несколько методов. Некоторые методы требуют двух источников: «горячего» и «холодного». Для высокочастотных измерений источник шума будет встроен в линию передачи .
Тепловой шум [ править ]
Шум (электроника) # Тепловой шум
Тепловой шум в резисторе. Резистор в жидком азоте. Резистор в кипящей воде.
Дробовой шум [ править ]
Шум (электроника) # Дробовой шум
Электроны, пересекающие зазор, приходят дискретно. Импульс. Белый шум. Сравните с тепловыми электронами.
Motchenbacher & Fitchen (1973 , стр. 292) описывают использование диода с прямым смещением в качестве калиброванного источника шума. Они также описывают генератор, сделанный из малошумящего усилителя с закороченным входом. Его шумовое напряжение определяется дробовым шумом входного транзистора усилителя.
Вакуумная лампа [ править ]
Генераторы случайных шумов могут быть изготовлены из вакуумных ламповых диодов с ограничением температуры. ( Motchenbacher & Fitchen 1973 , стр. 289–291) Анод (пластина) вакуумной лампы достаточно высок, чтобы собирать все электроны, испускаемые горячим катодом. Рабочие условия устанавливаются таким образом, чтобы избежать образования пространственного заряда вокруг нити / катода, который может повлиять на эмиссию электронов. Анодный ток демонстрирует дробовой шум.
Шумовой ток определяется температурой нити накала. Ток является экспоненциальной функцией температуры нити накала.
На низких частотах присутствует шум 1 / f . На высоких частотах время прохождения электрона становится проблемой.
Отт (1976 , стр. 218–219) описывает использование шумового диода для измерения коэффициента шума.
Стабилитроны и лавинные диоды [ править ]
Диоды пробоя напряжения часто используются в качестве генераторов шума. ( Motchenbacher & Fitchen 1973 , стр. 180–182) Существует два механизма разрушения: стабилитрон и лавинный. Диоды с соответствующими эффектами известны как стабилитроны и лавинные диоды . Эти два механизма имеют разное шумовое поведение.
Эффект Зенера (или эффект внутренней полевой эмиссии) преобладает при напряжении ниже 7 вольт. [1] Переход тонкий, а электрическое поле достаточно велико, чтобы электроны перепрыгивали через запрещенную зону. Первичный шум - это дробовой шум. Другой шум мало (лишний шум).
Лавина более шумная. Носитель, пересекающий полупроводниковый переход, ускоряется полем обратного смещения, и он может генерировать новые электронно-дырочные пары при столкновении. Эти новые носители также могут генерировать больше носителей при последующих столкновениях. Перевозчики прибывают не поодиночке, а группами. Результатом является лавинное умножение того, что было бы просто дробовым шумом. Спектр, как и дробовой шум, белый.
Лавинный пробой также может демонстрировать многоуровневый шум. Создаваемый выходной шум, кажется, переключается между двумя или более различными уровнями. Этот шум имеет характеристику 1 / f . Эффект можно свести к минимуму.
Motchenbacher и Fitchen (1973 , стр. 291–292) описывают источник шума, использующий стабилитрон (который также подходит для лавинного диода).
В некоторых коммерческих генераторах микроволнового шума используются лавинные диоды для создания большого избыточного коэффициента шума, который можно включать и выключать. Импеданс диода различается в двух состояниях, поэтому используется выходной аттенюатор. Аттенюатор снижает выходной шум источника, но сводит к минимуму потери рассогласования . ( Свейн и Кокс, 1983 , стр. 26)
См. Также [ править ]
Примечания [ править ]
- ^ Motchenbacher & Fitchen (1973 , стр. 182) графически изображает шумовое напряжение в зависимости от напряжения пробоя диода при 250 мкА для семейства диодов. При 3 В напряжение шума составляет около 1 мкВ на корень Гц. При 7 В шум составляет около 28 мкВ на корень Гц.
Ссылки [ править ]
- Keysight (июнь 2009 г.), Keysight 346A / B / C Noise Source (PDF)
- Hewlett-Packard (май 1985 г.), Шумомер HP 8970A: Руководство по эксплуатации и обслуживанию (PDF) (Загрузка 29 МБ)
- Motchenbacher, CD; Фитчен, FC (1973), малошумный электронный дизайн , Нью-Йорк: John Wiley & Sons, ISBN 0-471-61950-7
- Отт, Генри В. (1976), Методы уменьшения шума в электронных системах , Нью-Йорк: John Wiley & Sons, ISBN 0-471-65726-3
- Swain, Howard L .; Кокс, Рик М. (апрель 1983 г.), «Измеритель коэффициента шума устанавливает рекорды по точности, повторяемости и удобству» (PDF) , HP Journal , 34 (4): 23–34
Также
- Примечания к приложению HP
- Руководства нового поколения
- Фиксированная ПЧ Ailtech
Внешние ссылки [ править ]
