7.4.2. Составляющие коэффициента шума

Коэффициент шума представляет собой сумму следующих составляющих^*

Здесь

где К_E0 и М определяются по формулам соответственно (7.22) и (7.23); F₃ - составляющая шумов балластного сопротивления R₃, рассчитываемая по (6.28) или рис. 6.3; F' "_{в др} - составляющие внутренних шумов, обусловленные источниками дробовых шумов соответственно первой и второй ламп.

^* ( Анализ проводится при допущениях, принятых в § 7.3. )

Учитывая (5.100), (6.13), (6.32), (7.35), (7.40) в (6.40), найдем^*

^* (В (7.43) при допущении полного согласования R^(w)₁ = 1)

Для каскада на ФНЧ типа k и ПТФ

Поскольку w_Π2 и w_Π1 имеют практически одинаковую частотную зависимость, то w_Π2/w_Π1 = w_Π2min/w_Π1min, а зависимость F"_{в др} определяется V_w и М². Поэтому можно определенно сказать, что если амплитудно-частотная характеристика каскада имеет падающий характер, то составляющая F"_{в др} непременно увеличивается с ростом частоты. На частоте минимума характеристического сопротивления

^* (Для ТКЛ )

Для источника дробового шума первых ламп УЭ q₅ ≠ 0 (7.38), поэтому в формуле (6.40) для F'_{в др} содержатся все слагаемые.

Произведя соответствующие подстановки в (6.40), находим

где

Произведем количественную оценку коэффициента шума каскада на ФНЧ типа k. На низких частотах, когда можно считать, что относительные частоты (х, y) и собственное затухание равны нулю,

Подставляя в (7.47) Т_к/Т = 5, s ^'," = 17,5 мА/В, w₀₁ = 75 Ом, получим F_{ш 0} = 7(8, 45 дБ). В (7.47) не учтены составляющие F_2,4 которые составляют незначительную долю общего F_{ш 0}.

Коэффициент шума на низких частотах может быть уменьшен путем увеличения числа секций, крутизны первой лампы и характеристического сопротивления входной линии. Однако, как было показано ранее, произведение nw01 при постоянной верхней граничной частоте есть величина постоянная, определяемая требованиями равномерности АЧХ. Поскольку это произведение с увеличением полосы пропускания уменьшается, то величина коэффициента шума при этом будет расти даже на низких частотах.

Рис. 7.11. Расчетные зависимости от частоты составляющих коэффициента шума каскада на ТКЛ, включенных по каскодной схеме

Рис. 7.12. Расчетная (1) и экспериментальная (2) частотные зависимости F_ш каскада на ТКЛ, включенных по каскодной схеме

Интересно оценить вклад каждой составляющей .в общий коэффициент шума. Для этого определим составляющие, используя полученные формулы и графические зависимости, приведенные в гл. 6. Исходные величины; S^',"== 17 мА/В, ε_пр = 0,45, w₀₁ = 75 Ом, w_CP/w_T = 0,8, f_ср = 480 МГц. Результаты расчета приведены на рис. 7.11, 7.12.

Основную долю в F_ш вносят составляющие F'_{в др} и F"в др. Составляющую F₃ необходимо учитывать только до частот х < 0,2. На низких частотах F'_{в др} и F"_{в др} равноценны. С увеличением частоты F"_{b др} растет, a F'_{b др} падает. Как видно из (7.43), (7.44), увеличение F"_{в др} связано с ростом потерь и уменьшением |yK₂₂|, а спад F"_{в др} является результатом проникновения шумового сигнала во входную линию. Первопричиной роста коэффициента шума является действие реактивных элементов схемы УЭ, в особенности емкости С'_{с а}. При меньшей С'_{с а} можно было бы обеспечить как менее интенсивный рост составляющих Fm в диапазоне частот, так и меньший его абсолютный уровень в результате увеличения числа секций. На рис. 7.12 приведены расчетная (кривая 1) и экспериментальная (кривая 2) зависимости. Последняя получена для одного из ламповых усилителей (каскодная схема) с полосой пропускания 460 МГц. Величины элементов схемы и параметров УЭ соответствуют условиям расчета. Характер зависимостей и абсолютные значения расчетного и опытного F_ш достаточно хорошо совпадают.

Полезно произвести оценку величины и характера частотной зависимости F_ш каскада на титано-керамических триодах по схеме с ОК и ФНЧ типа к при условии, что проходная емкость и потери малы, а наведенными шумами можно пренебречь по сравнению с дробовыми. В этом случае коэффициент шума равен

где F₃ описывается формулой (6.29),

Из (7.48) видно, что F_ш можно уменьшить увеличением числа секций. Например, на низких частотах при n = 8 F_ш = 4,5 (6,5 дБ). С увеличением частоты характеристика F_ш падает в результате уменьшения F₃ и F_{в др}. Спад Fв др фактически обусловлен подъемом АЧХ в диапазоне частот. Например, при

Таким образом, УЭ - триод с параметрами, рекомендованными в § 7.2, позволил бы уменьшить по сравнению с УЭ по каскодной схеме величину коэффициента шума каскада на низких частотах и тем более в полосе пропускания в связи с падающим характером F_ш.