Приведенный шум

Представим себе ситуацию, когда надо рассчитать отношение сигнал / шум на выходе  ряда  устройства известной частотной полосы пропускания, но разных коэффициентов усиления. Ведь именно это отношение определяет, в итоге, вероятности обнаружения сигнала  и ложной тревоги. Придется каждый раз рассчитывать сигналы на выходе и шумы всех каскадов с учетом усиления последующих. Это достаточно трудоемко и неудобно. Поэтому вместо этого рассчитывают уровень условных, так называемых «приведенных» шумов ко входу. При этом считается устройство не шумящим, а уровень входных такими, при которых на выходе расчетные шумы оказываются, как и в реальном изделии.

 Это удобно, так как отношение сигнал/шум на входе и на выходе уже не будет зависеть от коэффициента усиления. Больше того, считая шум на входе «белым», можно экстраполировать спектральную плотность мощности на широкий диапазон частот и далее использовать это для расчета отношений для любых линейных устройств. Изложенные соображения иллюстрированы на рис. 2.4 на примере видео усилителя (ВУС)

рис. 2.2. Модель приведенного шума

 Расчет мощности «приведенных» шумов считают несколькими способами.

1. Из справочной литературы бывает известна шумовая температура радиотехнического устройства данного типа Т_ш. Тогда можно просчитать искомое значение из равенств (1).

2. Часто известна температура входных цепей приемника и  его коэффициент шума. Тогда методика п.1. модифицируется.

3. Иногда  прямо указывается  спектральная плотность приведенного шума n_ш² для данного типа прибора, например, 10^-18 Вт/Гц. Тогда несложно подсчитать «приведенную» ко входу мощность шумов р_ш , домножаяэто значение на ?F.

4. Реальные измерения на образце.

Итак, первые 3 способа :

р_ш = k_б T_ш ?F

 N_ш= [р_с / р_ш]_вх / [р_с /р_ш]_вых , р_ш =N_шk_б T_ш ?F;        (2)

р_ш = n_ш² ?F

Практические измерения и расчет приведенного шума делаются так. Об этом говорит сайт https://intellect.icu . Приведем пример, поясненный на рис. 2.3 для усилителя низкой частоты. (УНЧ)

Рис. 2.3. Установка для изучения и расчета приведенных шумов

Лабораторная работа, принцип которой приведен на рис. 2.3 позволяет понять смысл  модели «приведенных» шумов и рассчитать примерное значение экстраполированной спектральной плотности мощности. Порядок работы с установкой следующий.

1. Собирают установку, состоящую из звукового генератора с точной выставкой входного сигнала, усилителя низкой частоты и осциллографа.

2. Снимают амплитудно - частотную характеристику и замеряют коэффициент усиления    K_у по центральной части и полосу пропускания ?F.

     3.   Наблюдая по осциллографу, снижают уровень входного сигнала до значения, когда амплитуда синусоида будет примерно равна уровню шума. Замеряют уровень входного сигнала (?_uс)вхпо шкале ЗГ с учетом значений аттенюатора.

Далее делают пересчеты

(?_uш)_вх = (?_uс)_вх , р_ш = (?_uш)_вх² , n_ш² = р_ш / ?F      (3)

Если по какой-то причине не удалось собрать схему рис. 2.3, но известен коэффициент усиления и полоса пропускания достаточно замерить уровень шума на выходе (?_uш)_вых. Тогда:

                                       р_ш = [(?_uш)_вых / K_у]² ,  n_ш² = р_ш /?F                (4)