Шумы электронных ламп

Рассмотрим шум диода, у которого флуктуация эмиссионного тока полностью воспроизводится в анодном токе.

Хаотичность процесса термоэлектронной эмиссии приводит к тому, что мгновенное значение анодного тока колеблется вокруг среднего значения I₀.

Для определения флуктуации анодного тока воспользуемся соотношением (23.2), т.е. средний квадрат флуктуационного шума I²_ш определим через энергетический спектр (спектральную плотность мощности) этого процесса. Средний квадрат флуктуационного тока в некотором интервале Df можно определить по формуле Шоттки

I²_ш= 2I₀qП_ш (23.12)

Выражение (23.12) показывает, что спектральная плотность не зависит от частоты, т.е. флуктуация анодного тока электронных ламп также является белым шумом.

При анализе шумов триодов удобно перейти к эквивалентной схеме лампы: реальный, шумящий триод заменяют обладающим теми же параметрами нешумящим триодом, к цепи сетки которого последовательно включен генератор шумового напряжения U_ш. ЭДС шумового напряжения определяется следующим соотношением:

U_ш²=4KTR_шП_ш (23.13)

Для характеристики шумовых свойств лампы применяется шумовое сопротивление лампы R_ш. Шумовым сопротивлением лампы называется такое активное сопротивление, которое при T=300 К будет создавать шумовое напряжение, равное ЭДС шума, пересчитанного в цепь сетки.

Для приемно-усилительных ламп этот параметр обязательно задается в справочниках. Обычно для триодов шумовое сопротивление лампы определяется следующим выражением

R_ш=2,5/S (23.14)

Рассмотренные выше соотношения справедливы при отсутствии сеточного тока. Во многих схемах лампы работают при отрицательном смещении, когда сеточный ток очень мал, и при анализе шума его можно не учитывать. В многоэлектродных лампах помимо шумов, обусловленных флуктуациями анодного тока, присутствуют шумы перераспределения катодного тока между анодом и экранной сеткой. Распределение тока между указанными электродами подвержено хаотическим колебаниям, т.е. электронный поток в лампе испытывает непрерывные флуктуации, поэтому уровень шума многосеточных ламп намного больше, чем у триодов.

Пентоды характеризуются также шумовым сопротивлением

R_ш= (23.15)

где S - крутизна, мА/В Iа, I_э - анодный и экранный токи, мА. Шумовое сопротивление пентодов в среднем в 3-6 раз больше, чем у триодов.