Н.М.Изюмов, Д.П.Линде
"ОСНОВЫ РАДИОТЕХНИКИ"
М.,Л.; "ЭНЕРГИЯ", 1965г.

ГЛАВА ДЕВЯТАЯ

УСИЛИТЕЛИ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ КОЛЕБАНИЙ

9-10. 

СОБСТВЕННЫЕ ШУМЫ УСИЛИТЕЛЕЙ

Предположим, что мы решили повышать чувствительность усилителя, т.е. делать его восприимчивым к сигналам все с меньшими и меньшими амплитудами. С этой целью мы будем увеличивать число каскадов. Если бы нам удавалось при этом устранять влияние обратной связи и воздействие посторонних помех, мы дошли бы рано или поздно до порога чувствительности, ниже которого сигнал стал бы заглушаться шумами внутреннего происхождения.

Одним из источников шумового напряжения являются активные сопротивления во входных цепях усилителя. Мы привыкли считать сопротивление пассивным элементом, который сам по себе не является источником колебаний. Однако в действительности внутри материала сопротивления совершаются хаотические движения электронов ("свободных" электронов, т.е. электронов проводимости). Чем выше температура сопротивления, тем интенсивнее эти движения. Хаотический ток создает между концами сопротивления R переменное напряжение со случайными амплитудами и частотами.

Среднее значение этого хаотического напряжения равно нулю. Но отклонения напряжения от нуля в ту или другую сторону (эти отклонения называются флуктуациями) воздействуют на вход усилителя. И если пики флуктуаций соизмеримы с амплитудами сигнала на входе, то сигнал на выходе может оказаться неразборчивым на фоне внутренних помех, воспринимаемых на слух как шум.

Другим источником флуктуаций, ограничивающих чувствительность приемно-усилительной аппаратуры, являются хаотические колебания токов внутри ламп и полупроводниковых приборов, особенно в первом (входном) каскаде. Причиной флуктуации анодного тока лампы оказывается в первую очередь неравномерность вылета электронов из катода. В среднем за конечные промежутки времени анодный ток лампы при отсутствии сигнала постоянен. Однако если сравнивать количества электронов, испускаемых катодом за одинаковые весьма короткие промежутки времени, то они окажутся несколько различными. Это означает, что анодный ток лампы имеет флуктуации около своего среднего значения и способен создавать шумовое напряжение на входе следующего каскада. Точно так же нельзя назвать строго постоянным коллекторный ток транзистора.

Практически собственные шумы обнаруживаются при очень высокой чувствительности усилителей (порядка микровольт). Уровень шумов тем больше, чем выше температура шумящих сопротивлений. В условиях комнатной температуры на этот фактор повлиять трудно. Далее, уровень (мощность) шумов увеличивается пропорционально ширине полосы пропускания, так как с расширением полосы увеличивается спектр случайных частот флуктуаций, проходящий в эту полосу. Следовательно, для телевизионного приема шумы более опасны, чем для радиовещательного. Наконец, шум лампы зависит от числа ее электродов: чем больше сеток имеет лампа, тем больше причин неравномерности электронного потока в ней. С этой точки зрения выгоднее иметь на входе приемника триод, нежели пентод. Однако большая междуэлектродная емкость триода создает столь сильную обратную связь, что в каскаде возникает генерация собственных колебаний, при которой невозможно усиление сигнала.

Для того чтобы в резонансных усилителях (особенно на ультракоротких волнах) оказалось возможным применение триодов, их включают по так называемой каскодной схеме (рис. 9-32). Две лампы этой схемы включены по отношению к анодной батарее последовательно. Первый каскад содержит лампу Л1, работающую в схеме с общим катодом. Во втором же каскаде к общей точке (к корпусу усилителя) присоединена (по переменному току) через конденсатор C сетка лампы Л2. Следовательно, вторая лампа работает по схеме с общей сеткой. Именно это сочетание каскадов с общим катодом и с общей сеткой и является признаком каскодной схемы. Напряжение смещения на сетку первой лампы создается анодным током в сопротивлении Rк, а смещение на сетку второй лампы относительно ее катода получается с помощью делителя R1R2 от анодного источника Ea.

Рис. 9-32. Каскодная схема усилителя высокой частоты.

Итак, между зажимами анод-катод первой лампы в качестве нагрузочного сопротивления включен вход (зажимы катод-сетка) второй лампы. Входное сопротивление каскада с общей сеткой (так же как и транзисторного каскада с общей базой) очень невелико. Оно имеет значение Rвх1/S, где S - крутизна лампы. Следовательно, при крутизне, например, 4 мА/В входное сопротивление составит около 250 Ом. Физически это объясняется прохождением переменного анодного тока лампы через участок ее входной цепи, чем и снижается входное сопротивление.

Первая лампа, имея столь малое нагрузочное сопротивление, сохранит свой нормальный усилительный режим, несмотря на большую проходную емкость триода. При этом коэффициент усиления первого каскада будет лишь около единицы (S·Rэ = S·Rвх2 = S/S). Но входное сопротивление первой лампы, шунтирующее контур L1C1, оказывается большим и не ухудшает его добротности.

Вторая же лампа имеет нормальный коэффициент усиления, работая на выходной контур L2C2. Обратная связь в ней была бы возможна через емкость анод-катод, однако между анодом и катодом расположена заземленная сетка, выполняющая функцию экрана. Таким образом, каскодная схема обеспечивает уменьшенную мощность шумов, высокое входное сопротивление и усиление, свойственное одной лампе. Схема эта может выполняться на двойном триоде, а также и на транзисторах.

Существуют пути уменьшения мощности шумов и с помощью криогенной (холодильной) техники, с доведением температуры входных цепей до значения, близящегося к абсолютному нулю (практически ниже -200°С). Но в качестве активных приборов в этом случае применяются не обычные лампы или транзисторы, а так называемые квантовомеханические и параметрические усилители, описываемые пока еще не в общих курсах радиотехники, а в специальных трудах и руководствах.

В этой главе:
9-1. НАЗНАЧЕНИЕ И КЛАССИФИКАЦИЯ УСИЛИТЕЛЕЙ
9-2. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ ОБ УСИЛИТЕЛЯХ НИЗКОЙ ЧАСТОТЫ
9-3. ЛАМПОВЫЕ УСИЛИТЕЛИ НИЗКОЙ ЧАСТОТЫ НА СОПРОТИВЛЕНИЯХ
9-4. ТРАНЗИСТОРНЫЕ УСИЛИТЕЛИ НИЗКОЙ ЧАСТОТЫ НА СОПРОТИВЛЕНИЯХ
9-5. СТАБИЛИЗАЦИЯ ПИТАНИЯ ТРАНЗИСТОРНЫХ УСИЛИТЕЛЕЙ
9-6. ВЫХОДНЫЕ КАСКАДЫ УСИЛИТЕЛЕЙ НИЗКОЙ ЧАСТОТЫ
9-7. ПРЕДМОЩНЫЕ КАСКАДЫ. ОБРАТНАЯ СВЯЗЬ В УСИЛИТЕЛЯХ
9-8. УСИЛИТЕЛИ ВЫСОКОЙ ЧАСТОТЫ
9-9. УСИЛИТЕЛИ ПРОМЕЖУТОЧНОЙ ЧАСТОТЫ
9-10. СОБСТВЕННЫЕ ШУМЫ УСИЛИТЕЛЕЙ
9-11. ЗАДАЧИ МИНИАТЮРИЗАЦИИ
Адаптер питания к ноутбуку - и дома от сети, и в автомобиле!

Возможность выбрать нужное напряжение и комплект разъемов-переходников обеспечат электропитанием любой ноутбук при любых обстоятельствах...

Удобная почтовая доставка не только по России...

 
Более 3000 типов оригинальных аккумуляторов...

...для смартфонов и мобильных телефонов LG, Samsung, Motorola, Nokia, Sony Ericsson и др.

Доставка почтой, курьером...

webmaster@radio-1895.ru