Снос зданий:
ecosnos.ru
Главная  Двухэлектродные лампы 

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 [ 32 ]

г. Шумовая проводимость

Как показывают исследования, шумовое сопротивление лампы, характеризующее шумы дробового эффекта и токораспределения, остается постоянным в широком диапазоне частот. Тем не менее у всех усилительных ламп при значительном повышении рабочей частоты наблюдается рост шумов. Этот рост обусловлен флуктуациями наведенного тока сетки (см. § 2.8).

Электронный поток, движущийся к сетке от катода, и поток, движущийся от сетки к аноду, возбуждают в сеточной цепи токи, которые на низких частотах строго про-тивофазны и полностью компенсируются. На сверхвысо-КИ.Х частотах всчедствие инерционности электронного потока противофазность возбуждаемых в сеточной цепи токов нарушается и они не компенсируют друг друга. В результате в цепи сетки даже при отрицательном ееточном напряжении появляется ток, который называется н а в е-д е н н ы м. Но электронный поток, текущий к сетке, имеет, кроме регулярной компоненты, и шумовую (/ш.к). а поток, текущий от сетки, - шумовую компоненту Поэтому на сверхвысоких частотах в цепи сетки наводится и шумовая компонента тока

обусловливающая увеличение общего уровня шумов лампы.

Неоднородность электрического поля сетки, вызывающая значительный разброс траекторий и времени пролета отдельных электронов, приводит к тому, что шумовые токи 1ш.к и оказываются коррелированными лишь частично: ток 1ш,к имеет компоненту /ш-и. полностью коррелированную с током /щ.а, и компоненту /ш.к, некоррелированную с ним. Поэтому предыдущее уравнение можно записать следующим образом:

Отсюда вытекает, что наведенный шумовой ток сеткн также имеет две компоненты: коррелированную с анодным током /ш.а компоненту (/ш.к - ш.а) И некоррелированную ш.н- Некоррелированный шум в цепи сетки создается также электронным потоком, отраженным от минимума потенциала к катоду. Поэтому, для того чтобы полностью 0Х£-

рактеризовать эти шумовые компоненты, необходимо ввести еще два шумовых параметра лампы.

Обычно коррелированную компоненту шумового тока сетки 1ш.с принято отображать в схеме замещения с помощью корреляционной проводимости V op= G op +/5 о^в соответствии с соотношением

/ш. с = {С. к- ш. a) = t/L с I У„ор ? = kTRAf I У„ рТ.

Температуру корреляционной проводимости принимают равной нулю, следовательно, эта проводимость сама источником шума не является.

Некоррелированную компоненту шумового тока сетки 1ш.с характеризуют шумовой проводимостью Сш с помощью соотношения


Рис. 4.12. Шумовая схема замещения усилительной лампы на сверхвысоких частотах

Температуру шумовой проводимости условимся считать

такой же, как у шумового сопротивления (Т = 293° К).

Итак, на сверхвысоких частотах схема замещения лампы (рис. 4.12) включает в себя два источника шума: шумовое сопротивление Rш, характеризукмцее шумы дробового эффекта н токораспределения, и шумовую проводимость Ош, определяющую некоррелированный шумовой ток сетки. Коррелированная компонента шумового тока сетки характеризуется корреляционной проводимостью К„ор. Все эти элементы относятся только к шумовым процессам и не влияют на прохождение сигнала (например, проводимости и сопротивление шума не вносят дополнительного затухания в колебательный контур, который может быть включен во входную цепь лампы). Величина всех трех параметров обычно определяется путем измерения.

Воспользовавшись рассмотренной схемой замещения, можно определить общий шумовой ток во входной цепи лампы:

/ш.вх = /ш. г + /ш. с + ш. с [ Кг -f К., р Р, (4. I5)

где К = Gp -f /Ар - проводимость генератора сигнала.



При 5j, = -5иор шумовой ток имеет минимальную величину. Это означает, что коррелированрую компоненту шумового тока сетки можно использовать для частичной компенсации шума лампы путем соответствующей расстройки входной цепи.

Соотношение между коррелированной и некоррелиро-ванщэй компонентами шумового тока сетки зависит от конструкции лампы и от режима ее работы. Измерения показывают, что некоррелированная компонента обычно значительно (в 2-г-З раза) больше коррелированной, а в лампах, имеющих редкую управляющую сетку, наведенный сеточный шум практически полностью не коррелирован с анодным шумом лампы. В этом случае Y = О и шумовые свойства лампы полностью описываются двумя параметрами - шумовым сопротивлением Ri и шумовой проводимостью Ош.

В Приложении 5 указаны значения шумового сопротивления и шумовой проводимости для некоторых приемно-усилительных ламп, измеренные на частоте 50 Мгц.

Исследования показывают, что шумовая проводимость триода пропорциональна квадрату рабочей частоты, а у пентодов - несколько большей степени. Это, ограничивает максимальную частоту, на которой лампа может быть использована в качестве высокочувствительного усилителя.

Поскольку активная входная проводимость лампы также пропорциональна квадрату частоты (2.67), то отношение

ДЛЯ данного типа лампы является величиной, приблн-

знтельно постоянной в широком интервале частот. Его называют иногда относительной температурой шума входной проводимости лампы и для ламп с навитыми сетками принимают в среднем равным Зч-5.

д. Коэффициент шума

Шумовые свойства лампы могут характеризоваться коэффициентом шума:

р ш. г

(4.16)

который представляет собой отношение полной мощности шумов на выходе лампы Рш.вых к мощности усиленных лам-

т

пой шумов генератора входного сигнала КрРш.г (Кр - коэффициент усиления лампы по мощности).

Коэффициент шума измеряют либо в относительных единицах, либо в децибелах; соотношение между ними дано в Приложении 4. .Идеальная, нешумящая лампа имеет коэффициент шума, равный единице или нулю децибел, так как у нее собственных шумов нет, и шумы на выходе обусловлены только генератором сигнала. Реальные лампы имеют обычно коэффициент шума не менее 3-4 дб.

Найдем связь между коэффициентом шума и первичными шумовыми параметрами лампы R, 0 и У„ор. Заметим, что

величина V, представляет собой мощность шума лам-

пы, пересчитанную ко входу Рш.вх- Поэтому выражение для коэффициента шума, использовав (4.15), можно записать в следующем виде:

ш.г

Так как /; = 4ЙГ0Л/, ul,-=4kTRuAf, а„ = =4kTG Д/, то коэффициент шу.ма лампы равен

(4.16)

и величина его тем меньше, чем ниже Gj, Rj и Унор-

Особенности устройства и режимы ламп с низким уровнем шума

Лампы с низким уровнем шума используются прежде всего во входных ступенях высокочувствительных усилителей и радиоприемных устройств, потому что именно здесь, на входе, подлежащий усилению сигнал имеет минимальную величину и легче всего может быть замаскирован шумами. Особенно необходимы они в широкополосных усилителях, так как уровень шумов растет пропорционально ширине полрсы 11р511удда11ая усвдителя.



Из выражений (4.10) и (4.13) найдем, что шумовое сопротивление триода, работающего без сеточных токов.

2 / dl.

ikTAf

Ш д!

(4.17)

Подставив сюда выражение (4.7) для коэффициента депрессии шума и приняв для оксидного катода Т = 1000° К, найдем, что шумовое сопротивление триода

КОМ (S в ма/в).

(4.17)

Отсюда вытекает, что основной способ уменьшения шумового сопротивления триода - это повышение его крутизны. Примером триода, имеющего низкий уровень шума и особенно пригодного для работы во входных цепях высокочувствительных усилителей, является лампа 6С45П-Е. Ее крутизна 5 = 45 ма/в и шумовое сопротивление не превосходит 0,1 ком.

Шумовое сопротивление пентода определяется следующей зависимостью:

ш = ¥ -+20- ком {I вма, S в ма/в). (4.18)

5 /к

Первый член этого выражения определяет шумы дробового эффекта, второй - шумы токораспределения. Перепишем выражение (4.18) в следующем виде:

Rm--s- / I

/а ..

Так как коэффициент токораспределения к

= обыч-

но имеет величину от 3 до 5, а -р = 0,5-1, то второй член, определяющий шумы токораспределения, лежит в пределах 1,5-5, т. е. он в несколько раз больше первого, характеризующего дробовые шумы. Отсюда вытекает, что для пентодов эффективной мерой снижения их шумового сопротивления яв.аиется не только увеличение крутизны S, но и улучшение токораспределения (при /с2 = О шумы токораспределения отсутствуют).

т

Лучшие малошумящие пентоды (6Ж39Г, 6Ж43П-Е) имеют крутизну S = 30 ма/в, -/s- = 3, = I. Шумовое

с2 /а

сопротивление у них невелико: R<0,25 ком. Однако оно все же значительно выше, чем у лучших триодов.



l/jg Оптимальное О Uri смешение

Оптимальное напряжение В)

О Решим возврата г)

и

Рис, 4.13. Зависимость эквивалентного сопротивления шумов пентода от напряжений электродов

На рис. 4.13 показаны зависимости величины шумового сопротивления пентода от напряжений электродов. Из этих зависимостей следует, что уровень шумов усилительной лампы может быть понижен рациональным выбором ее режима. Прежде всего отметим необходимость работы при нормальном напряжении накала, так как при значительном его снижении лампа переходит в режим насыщения, вследствие чего резко возрастают шумы дробового эффекта.

Шумы имеют минимум при определенном напряжении экранирующей сетки. При увеличении этого напряжения вследствие увеличения действующего напряжения управляющей сетки Ud\ вначале растет крутизна и шумовое сопротивление уменьшается. Затем из-за ухудшения токораспределения крутизна падает и растет ток экранирую-

т



1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 [ 32 ]