=J ттй;с- =т (6.18)

аналогичного интегралу (6.4), в котором, однако, подынтегральное выражение представляет собой квадрат относительного коэффициента усиления анодной цепи. По аналогии с полосой шумов сеточной цепи находим эквивалентную полосу шумов анодной цепи

,Д(о, = Дй = - (о =1,57(о ; (6.19)

здесь

Дробовой шум в сеточной цепи обусловлен дробовым эффектом сеточного тока, протекающего через сопротивление цепи сетки Z. Сеточный ток складывается из нескольких независимых составляющих, таких, как электронный ток с катода, ток положительных ионов, образующихся вследствие ионизации остаточного газа, ток положительных ионов, эмитируемых катодом, ток эмиссии сетки и т. п. Поскольку флуктуации каждой из составляющих сеточного тока происходят независимо, дробовой эффект пропорционален арифметической сумме составляющих токов. Было бы ошибкой пытаться уменьншть шум от дробового эффекта в сеточной цени путем подбора такого потенциала сетки, при котором ток положительных ионов компенсируется током электронов, как это делают в схемах со свободной сеткой. В таких случаях арифметическая сумма токов получается в несколько раз больше величины ионного тока, протекающего при более отрицательных потенциалах сетки.

Обозначим арифметическую сумму составляющих сеточного тока через и определим напряжение дробового эффекта на сопротивлении Zp в диапазоне частот от О до оо:

,=3 4 Jz?(u))fi?(o. (6.20)

к сетке, для полосы Д/= ! кгц. Из формул и из таблиц следует, что наименьший шум создается в триодах с большой крутизной и большим отношением 5 .

Эквивалентная полоса шумов анодной цепи зависит от амплитудно-частотной характеристики анодной цепи. Интегральное шумовое напряжение анодной цепи, приведенное в сеточную цепь, находят при помощи интеграла

подставим его в (6.20) и получим формулу

интеграл в которой такой же, как в формуле (6.4) для теплового шума. По этой причине эквивалентные полосы тепловых и дробовых шумов сеточной цепи одинаковы и равны А(0д=1,57и.

В заключение нужно отметить, что шумы, создаваемые различными экземплярами ламп одного и того же типа, могут отличаться в несколько раз. Если требуется обеспечить минимальный уровень шумов, то лампу входного каскада нужно подбирать экспериментально. Лампы, проработавшие 100-200 часов, как правило, шумят меньше, чем новые лампы.

§ 6.3. Шум усилителя

Шум на входе усилителя состоит из шума источника сигнала и шумов, создаваемых во входной цепи самого усилителя. Величина шумов, возникающих во входной цепи, зависит от ее сопротивления и от сопротивления источника сигнала, поскольку он присоединен ко входу. По этой причине определение шума имеет смысл производить лишь с учетом сопротивления источника сигнала.

В частном случае источник сигнала может быть источником тока и иметь очень большое сопротивление, во много раз превышающее входное сопротивление усилителя. Таковы, например, ионизационные камеры, применяемые в ядерной физике, или электронно-лучевые приборы. Можно полагать, что при таких источниках сигнала усилитель работает со свободным входом и его собственный шум не изменяется после присоединения источника.

Собственный шум усилителя. Если коэффициенты усиления первого и второго каскадов достаточно велики и равны хотя бы трем-четырем, можно полагать, что шумы, возникающие во втором и последующих каскадах, значительно слабее усиленных шумов первого каскада. Поэтому можно считать, что почти весь шум, возникающий в усилителе, порождается первым каскадом.

Шумовое напряжение на свободном входе складывается из трех составляющих, зависящих от: 1) теплового шума во входной цепи, 2) дробового шума флуктуации сеточного тока и 3) дробовых шумов

Учитывая, что сеточная цепь состоит из сопротивления R. и входной емкости Свх, определим модуль ее полного сопротивления

= 0,262 10[RMa + (1 + 1 McRc) RAcY (6-22)

Соотношение между тепловым и дробовым шумами сеточной цепи, определяемыми в (6.22) вторым и третьим членами, зависит от величины сопротивления и сеточного тока. В случае равенства 19,4 IcRc= 1 тепловой и дробовой шумы одинаковы. Если Rc> /19,4 4, то преобладает дробовой шум сеточного тока. Здесь коэффициент 19,4 имеет размерность в~\

Соотношение между шумом анодной цепи лампы и суммарным шумом сеточной цепи легко определяется из формулы (6.22). Соотношение тех же составляющих, измеренных в анодной цепи, будет, однако, в общем случае иным. Объясняется это тем, что полоса сеточных шумов, усиленных анодной цепью, уменьшается, если верхняя граничная частота

(Од близка к частоте и. Для более правильной оценки соотношения анодных и сеточных шумов полосу Асо следует приводить в анодную цепь по формуле (6.12) и в выражении (6.22) употреблять полосу оА®с-

Отношение сигнала к шуму. Любой источник сигнала является одновременно и источником некоторого шума. Различимость сигнала на фоне шумов зависит от отношения сигнал/шум, которое может быть отношением напряжений, токов или мощностей. На практике обычно пользуются отношением мощностей, а также Отношениями квадратов напряжений или токов, которые пропорциональны отношениям мощностей. Нередко отношения выражаются в логарифмических единицах-децибелах.

Отношение сигнал/шум определяется для ненагруженного источника сигнала. Если же источник сигнала нагрузить сопротивлением, то отношение сигнал/шум уменьшается. Это легко проследить на

Эквивалентные схемы сигнала с шумящим внутренним сопротивлением:

о) без нагрузки, б) с шумящим сопротивлением нагрузки.

Рис. 6.3. источника

в анодной цепи, учитываемых эквивалентным шумовым сопротивлением лампы. Суммируя напряжения, определяемые формулами (6.18), (6.10) и (6.21), получаем общее приведенное напряжение шумов на сетке при свободном входе: