Дробовой шум

Электрический ток есть движение дискретных зарядов, причем количе­ство элементарных зарядов, обеспечивающих протекание данного тока, всегда остается конечным. Поэтому, количество зарядов, пересекающих в заданное по­перечное сечение проводника, будет хоть немного, но изменяться во времени. Следовательно, в проводнике всегда существуют флуктуации тока, которые но­сят статистический характер и среднеквадратичная величина которых опреде­ляется формулой:

где е = 1,6.10^-19 Кл - заряд электрона, I - величина тока в цепи, А, В – полоса частот, Гц. При больших значениях тока дробовой шум пренебрежимо мал, но в измерениях малых токов, I < 0,1 мкА, относительная погрешность, вносимая дробовым шумом, будет весьма ощутима.

Дробовой шум как и тепловой джонсоновский шум, есть белый шум с гауссовым распределением и точно также всегда присутствует в измерительных системах..

В самом общем виде дробовой шум - «шум дождя по жестяной крыше», свойственен любым процессам переноса дискретной информации и может на­блюдаться при измерениях любых дискретных величин.

Фликкер-шум (шум 1/f)

Тепловой и дробовой шум принципиально не могут быть устранены. Что обычный резистор, что специально изготовленный будут иметь одинаковый уровень шумов этих видов. Но реальные устройства имеют и другие источники «избыточных» шумов.

Так для резисторов характерен случай, когда при протекании тока возни­кают дополнительные флуктуации сопротивления, которые порождают напря­жение шума, которое пропорционально протекающему току и складывается с постоянно присутствующим тепловым шумом. Величина этого шума зависит от конструкции и материала резистора, условий его работы, особенностей конце­вых соединений. Для различных типов резисторов величина этого шума может колебаться в пределах от 3,0мкВ до 0,01 мкВ. В наименьшей степени этот шум выражен для проволочных и металлопленочных резисторов, в наибольшей - для углеродно-композитных резисторов.

Этот шум имеет спектр, который соответствует примерно зависимости от частоты 1/f -, т.е. на каждую декаду частоты приходится примерно постоянная мощность шума, и иногда называется «розовым» шумом.

Первоначально фликкер-шум (шум 1/f) был обнаружен как медленные изменения характеристик различных электронных приборов и электронных схем. Однако, позднее стало ясно, что низкочастотный шум с амплитудой зави­сящей от частоты как 1/f присущ множеству физико-химических, геофизиче­ских, биологических и даже социальных систем. Точная природа этого шума пока до конца не выяснена. Принято считать, что фликкер-шум возникает в сложных системах, способных самопроизвольно накапливать энергию и осво­бождать ее по достижению некоторого порога. Такие системы, в принципе, об­ладают интересным свойством: они бурно откликаются на слабые и редкие внешние воздействия и слабо реагируют на сильные и частые.

С точки зрения измерений фликкер- шум является очень неприятным, осо­бенно при измерениях медленно меняющихся величин. С ним, в частности, свя­зывают такое явление как «дрейф нуля» измерительных приборов, медленные непрогнозируемые изменения напряжения электропитания электронных схем

Дата добавления: 2015-03-31