Согласование по шуму

В любой системе, рассеивающей энергию, например, тепло, имеются сигналы, которые называются шумом.

Целью согласования по шуму является достижение условий, когда минимизируется шум, добавляемый измерительной системой.

Обычно шум занимает широкую полосу частот. В различных точках частотной характеристики мощность шума различна. Если распределение по частоте равномерно, такой шум называется “белым”, при ограниченном спектре шум называют “серым” или “цветным” (Рис. 3.3).

Наиболее шумящими элементами электросхем являются источники питания и резисторы, рассеивающие тепло, а также линии передачи сигналов.

Среднеквадратические значения шума для источников напряжения и тока равны:

где k – постоянная Больцмана (k = 1,38 ∙ 10^-23);

T – абсолютная температура; Δf – полоса частот, Гц; Re(z) – действительная часть импеданса.

Мерой различия сигнала на фоне шума служит “отношение сигнал/шум”

Обычно шум объекта принимают белым и имеющим спектральную плотность V _R. В измерительной системе происходит добавление шума к сигналу. Мерой увеличения шума является коэффициент шума:

где N _oi – полная мощность шума на входе измерительной системы; N _i – мощность шума, поступающая от объекта и рассеиваемая на входном импедансе измерительной системы.

С учетом (3.1) полная мощность шума равна:

где V _i и I _i – напряжение и ток эквивалентного источника шума.

Очевидно, что шум отсутствует при V _i = 0, I _i = 0, а также N _i = 0.

Отсюда следует, что для уменьшения шума необходимо:

1) предусмотреть усилитель во входном каскаде, позволяющий уменьшить V _i, I _i и обеспечить отсечку шума в последующих каскадах;

2) выбрать малошумящие приборы для уменьшения N _i;

3) обеспечить соотношение V _i /I _i =R ₀;

4) установить входной трансформатор, который обеспечит уменьшение шумового напряжения в n раз, где n – коэффициент трансформации.

Дата добавления: 2015-06-25