Układy elektroniczne. Szumy w układach elektronicznych. Rozkład normalny (Gaussowski) 8σ 2. p(x) exp. Jerzy Witkowski p.132a,b -4

Transkrypt

1 kłady elektricze Szumy w układach elektriczych Jerzy Witkwski p.3a,b -4 zkład rmaly ausswski) px) 8σ σ x X ) p x) dx Odchyleie stadard; Mmet cetrway druie rzędu X xp x) dx x Wartść średia; Mmet pierwsze rzędu Szumy w układach elektriczych, p);p), 8, 8 p);p) p ) ) exp π,, ) p ) exp π

2 Współczyik szczytu Crest actr) de.:stsuek amplitudy wartści maksymalej) d wartści skuteczej: p) 8 max 4 z. amplituda syału jest większy d 4 dla.% czasu rąd skuteczy szumu zakładamy stacjarść i erdyczść szumu MS MS Mc czya MS lim t dt ) Wartść skutecza lim dt p ) d Wartść średia MS) lim ) dt ) p ) d Wartść skutecza składj szumj Napięcie skutecze szumu MS MS Mc czya MS lim t dt ) Wartść skutecza lim dt p ) d Wartść średia MS ) lim ) dt ) p d ) Wartść skutecza składj szumj

3 Źródła szumu Szum cieply Jhsa) Szum śrutwy Szum / mitaia, strukturaly) Szum wybuchwy ppcr) Szum lawiwy Szumy cieple Jhsa, thermal ise) Wyika z ruchów cieplych śików prądu; Występuje w kaŝdym priku; Ma rówmierą ęstść widmwą - szum biały; d k. 3 Hz) zkład ausswski. 4k k stała ltzmaa,38-3 [J/], 4k temperatura [], szerkść pasma [Hz], prść. ); Schemat szumwy rezystra 4k 4k 3

4 Mc i ęstść widmwa mcy tu dla rezystra) 4k[ W ] 4k[ W ] 4k 4k W Hz W Hz Jedstki praktycze tu dla rezystra) 4k 4k 4k 4k rzykład wielkści 93 C); k,38-3 J/ [µv] Ω khz,8 µv Ω MHz,8 µv kω khz,8 µv 75 Ω Hz 35 µv 4

5 Szum śrutwy szum Schttky e, sht ise) Wyika z luktuacji przepływu prądu przez barierę ptecjału związay z prcesem issa); Szum biały rzkładzie ausswskim. q prąd, q ładuek śika, e,6-9 C) pasm. Szum / szum mitaia, strukturaly, róŝwy, licker ise) wystepuje w zakresie małych częsttliwści d -khz), jest t szum admiarwy, zaleŝą d kstrukcji rezytrów, występuje tylk przy plaryzacji, ie jest szumem białym u Szum / przykład wielkści dla róŝych rezystrów) węl bjętści węl warstw metalizwae drut u, - 3 µv/v,5 -,3 µv/v,, µv/v, -, µv/v,3 u 5

6 Szumy wybuch ppcr, burst ise) szum iskczęsttliwściwy, występuje łówie wzmaciaczach peracyjych ie tylk), ie jest ausswski!!!! Szum lawiwy avalache ise) występuje przy przebiciu lawiwym q πτ ) τ średi czas między zderzeiami Ddawaie szumów ) C dy współczyik krelacji C 6

7 7 Obliczaie szumu układu złŝe zawierające źródła ieskrelwae. bliczamy apięcie d każde źródła zasada superpzycji) i. ddajemy ich kwadraty!!!! 3. bliczamy pierwiastek. Obliczaie szumu przechdzące przez układ H) ) ) d H O ęstść widmwa mcy Hz V asm szum d H O ) max ) ) H d H

8 asm szum d -3d H),57 ) > ) d d,57, w zależści d strmści zbcz,57 dla spadku d/dek iltr - rzędu) d ówwaŝe źródła szumu kład szumiący kład bezszumy ówwaŝe źródła szumu -spsób pmiaru wy wy wy wy 8

9 ówwaŝe źródła szumu -spsób pmiaru ' wy wy ' wy 4k wy 4 ' k Współczyik szumów kład bezszumy Współczyik szumów -deiicja 4k 4k 4k ) > ) Całkwita mc szumu układu i źródła Mc szumu źródła 9

10 miar wsp. szumu za pmcą eeratra szumu s wy ' ) 4k 4k ' wy Współczyik szumu cd. kład bezszumy kład bezszumy 4k ) ) Dpaswaie szum 4k ) 4k ) [Ω] pt pt ) k pt

11 Dpaswaie szum za pmcą trasrmatra idealy trasrmatr ie wprwadza szumu) :p p :p s s p ) ) 4k p s pt p s p pt 3 6 [Ω] pt p pt s s waa!!!!! Dpaswaie szum t ie jest sam, c dpaswaie a maksimum mcy!!! i zazwyczaj te dpaswaie ie pkrywają się!!!!!! jsciwa wzmaciacza t ie /!!!! / t ie jest rezystacja mwa t pewie parametr!!!! 4k 4k N N wy N Swy N S SN SN wy Deiicja pdstawwa > ) wy S S wy N N N N N wy ukl Nwy N stsuek mcy syału d mcy szumu a jściu stsuek mcy syału d mcy szumu a wyjściu

12 Współczyik mcy -deiicja d) 4k 4k ) Całkwita mc szumu układu i źródła a wyjściu) Mc szumu źródła a wyjściu) d l 4k ) y przykład E sy 4,4mV SN6d tłumieie 6d 3Ω 4 temp. szumwa atey) 5MHz k,6e-4w 4,4µV sy,mv SN54d 4d SN4d przed demdulacją) emperatura szumwa wzmaciacza 4k 4k ) 4k ) 4k ); 9

13 3 Szum kaskady wzmaciaczy L ) 3 3 i i i i i i L Wsp. szumu i Wsp. szumu i Szum kaskady wzmaciaczy cd ) 3 L ) ) ) ) ) ) ) ) sk sk sk i i i i i i i i skutecze skutecze L L Wzmcieie rzprządzale mcy mc dyspwaa wyjściwa)/mc dyspwaa źródła) s 4 4 ) ) ) 3 L rzykład kaskady wzmaciaczy z tłumieiem CV) wzmcieie wsp. szumu / / wyp 3

14 Dbór klejści wzmaciaczy 3 L,,??? ), ierwszy pwiie być wzmaciacz ajmiejszej mierze szumj, czyli małym współczyiku szumów i dużym wzmcieiu!!!!, Szum didy półprzewdikj s 4 k S r d q D α D rezystacja dyamicza ie szumi, b ie jest t rezystacja mwa Szumy trazystra biplare 4k bb' α q C q C 4

15 Szumy trazystra biplare k ϕ 4 bb' C V/ Hz dla tr. małszumych α C q q β jω) β β jω) j, pa/ Hz dla tr. małszumych ω ω β ypwy wsp. szumów trazystra C C szum biały Wsp. szumu jak ukcja i C m.cz. duże w.cz. małe 5

16 Szumy trazystra uiplare q D D 4 k m szum termiczy Szumy zastępcze tr. złącz 4k 3 m V/ Hz dla tr. małszumych ωc s q m m D k 4 3, A/ Hz dla tr. małszumych Wsp. szumu trazystra MOSE 6

17 Wybór trazystra trazystr biplary jest lepszy dla małych rezystacji źródełdla w.cz.); małe bb i duŝy prąd C / małe); dla duŝych aleŝy zmiejszyć C dla m.cz); trazystry pl są lepsze dla duŝych rezystacji źródeł / pt jest duŝe); zakres szumów / jest większy; trazystry iskich szumach mają małą częsttliwść pracy; Szumy wzmaciaczy peracyjych -spsby przedstawiaia szumu przez prducetów / / / / / / Szumy wzmaciaczy peracyjych -przykład bliczeń 3V/ Hz V/ Hz pa/ Hz ) -) V/V k V/ Hz V/ Hz 4V/ Hz k 4V/ Hz 6V/ Hz,k 4V/ Hz 3V/ Hz 3) ) ) 4) 6) 3) 3) 6) 3) 4 5 7d 7

18 rówaie iskszumych wzmaciaczy peracyjych róŝych techliach dsumwaie C t jest szum? Mc, wartść skutecza, współczyik szczytu szumu, Źródła rdzaje ) szumu, dstaw zaleŝści dla szumu cieple, śrut i typu /, asm szum, ówwaŝe źródła szumów, Współczyik szumów, Dpaswaie szum, emperatura szumwa, Szum kaskady wzmaciaczy, Współczyik szumów trazystra biplare i pl prówaie), Szumy wzmaciaczy peracyjych prówaie), łumik apięciwy dpasway bustrie łumieie: wy wy 8