10.4. Пример

В качестве иллюстрации применения полученных выше результатов найдем шумфактор однокаскадного усилителя на триоде, изображенного да фиг. 10.4. Будем считать, что реактивная связь между сеткой и аиодом во всей полосе усилителя нейтрализована и что рабочая частота настолько высока, что нужно принимать во внимание время установления в цепи сетки и шум, наводимый в сеточной цепи.

Фиг. 10.4. Усилитель на триоде.

Для этого случая эквивалентная схема системы изображена на фиг. 10.5.

Все пассивные элементы схемы фиг. 10.5 предполагаются нешумящими (за исключением . Шумовой ток источника предполагается обусловленным активной проводимостью имеющей эффективную температуру

Фиг. 10.5. Эквивалентная схема усилителя на триоде с точки зрения шумов.

Входная проводимость усилителя предполагается состоящей из действительной и мнимой частей, равных соответственно шум, генерируемый

в действительной части, обозначается Шум, наводимый в сеточной цепи, характеризуется источником шумового тока предполагается, что он обусловлен проводимостью нагрузки сетки имеющей эффективную температуру Шум, создаваемый анодным током триода, приписывается эквивалентному сопротивлению Входную мнимую проводимость лампы и выходную мнимую проводимость ее мы для удобства изображаем сосредоточенными. Дифференциальная шумовая мощность источника равна

Дифференциальная шумовая мощность на выходе усилителя, обусловленная шумом источника, равна

Следовательно, номинальное усиление усилителя по мощности равно

Наиболее удобным из различных выражений для шумфактора в данном случае является выражение (10.15). Чтобы применить это выражение, мы должны найти дифференциальную шумовую мощность на выходе, обуслов ленную собственными шумами считать, что собственные шумы порожденные различными причинами, не коррелированы между собой, то

и, следовательно (обозначая температуру через

где — относительные шумовые температуры входной сеточной цепи и проводимости нагрузки:

Подставляя эти результаты в (10.15), получаем выражение для шумфактора однокаскадного усилителя на триоде:

Оптимизация Представляет интерес рассмотреть способы уменьшения шумфактора. Во-первых, полагая параметры схемы фиксированными, мы видим, что, согласно выражению (10.32), шумфактор минимален, если рабочая частота такова, что

Хотя это условие выполняется только на резонансной частоте входной цепи, оно может приблизительно удовлетворяться во всей полосе частот входного сигнала, если эта полоса частот значительно уже, чем полоса пропускания входной цепи усилителя.

Из других параметров усилителя некоторые всецело определяются типом применяемой лампы. Единственное, что здесь можно сделать, — это выбрать такую лампу, для которой эти параметры по возможности малы. Минимальное значение проводимости входной цепи определяется максимальным значением которое может быть физически достигнуто при примененных элементах схемы и требуемой ширине полосы пропускания входной цепи. Относительная шумовая температура сеточной входной цепи может быть понижена путем охлаждения входной цепи.

Эффективная шумовая температура источника обычно контролю не поддается; поэтому единственная остающаяся возможность состоит в подборе проводимости источника, обеспечивающей наименьшее значение То, что существует оптимальное значение вытекает из равенства (10.32): при или . Оптимальное значение можно найти, приравнивая нулю частную производную от по При этом мы получаем, предполагая что

Подставляя этот результат в (10.32) и полагая находим

В некоторых практически используемых усилителях выполняется условие

В таких случаях оптимальное значение проводимости источника оказывается приблизительно равным

при этом минимальное значение шумфактора равно

Итак, мы видим, что обычное согласование импеданса источника с входным импедансом усилителя (т. е. такое согласование, при котором имеет место максимальная передача средней мощности) не обязательно обеспечивает наименьшее возможное значение шумфактора усилителя.

Мы рассмотрели этот пример с целью проиллюстрировать применение развитых ранее идей, относящихся к шумфактору. Полученные при рассмотрении этого примера выводы справедливы лишь для эквивалентной схемы, изображенной на фиг. 10.5.