,
(2.1)
где - среднее
значение квадрата напряжения флуктуаций;
k - постоянная
Больцмана (Дж/град);
Т - температура по шкале Кельвина;
R - сопротивление, Ом;
- полоса
частот, в пределах которой определяется уровень
тепловых флуктуаций, Гц.
Верхняя
граница спектра частот телевизионного сигнала (6,5 МГц) во много
раз превышает минимальную частоту
(50 Гц), поэтому можно
принять
.
Флуктуационные помехи в полевых транзисторах принято оценивать при
помощи эквивалентного шумового сопротивления , рассчитываемого по формуле:
,
(2.2)
где S – крутизна стоко-затворной характеристики.
Произведём оценку величин флуктуационных помех, вносимых различными элементами телевизионной камеры. Эффективное значение тока, вызванного дробовым эффектом считывающего луча передающей трубки, определяется из соотношения:
(2.3)
При
(трубка
видикон),
МГц
величина
.
Если принять (исходя из практики) величину сигнала видикона равной 0,2 мкА, отношение величины сигнала к эффективному значению помехи составит:
.
Реальная величина отношения сигнал/шум в видиконе оказывается несколько ниже, так как при расчёте не учитывались флуктуации, возникающие на эквивалентном сопротивлении мишени.
Определим отношение сигнал/шум на выходе усилителя, пренебрегая флуктуационными помехами передающей трубки и считая, что источником шумов являются резистор нагрузки передающей трубки и первый каскад усилителя. Будем также полагать, что частотная характеристика усилителя, имеющего коэффициент усиления K0, равномерна в рабочей полосе частот. В этом случае среднее значение квадрата тепловых флуктуаций на выходе усилителя:
. (2.4)
Дробовые шумы первого каскада:
.
(2.5)
Общий средний квадрат флуктуационных помех на выходе:
. (2.6)
Так как передающая трубка является генератором тока, то напряжение сигнала на выходе усилителя определяется формулой:
.
(2.7)
Воспользовавшись (2.6) и (2.7), имеем формулу для определения отношения сигнал/шум:
.
(2.8)
При RШ =500, iсигн=0,2 мкА, RН =1 кОм 15,5.
Сравнение полученного результата с вычисленным ранее отношением сигнал/шум на выходе трубки показывает, что отношение сигнал/шум уменьшилось более чем в 10 раз. Таким, образом, отношение сигнал/шум на выходе телевизионной камеры определяется целиком качеством предварительного усилителя.
Имеется возможность увеличения отношения сигнал/шум путём увеличения сопротивления RH и последующей коррекции возникающих частотных искажений в усилителе. Этот способ, названный простой противошумовой коррекцией, был предложен Г. В. Брауде в 1933 г. Сущность способа заключается в следующем.
Передающую телевизионную трубку можно рассматривать как генератор тока
с высоким внутренним сопротивлением Ri, величина которого
составляет 106-107 Ом. При соблюдении условия RН0,1Ri можно считать, что величина тока сигнала iсигн не зависит от сопротивления нагрузки RН и, следовательно, напряжение
на входе усилителя
пропорционально величине сопротивления нагрузки. В практических схемах
сопротивление нагрузки выбирается порядка 104 - 106
Ом. При большой величине RН необходимо учитывать действие паразитной
ёмкости СН (рисунок 2.1 а). Ёмкость СН включает
в себя выходную ёмкость трубки, ёмкость
монтажа и входную ёмкость первого усилительного каскада и обычно
равна 35 - 50 пФ. На верхних частотах полное сопротивление цепи RН СН падает, что вызывает
уменьшение полезного сигнала.
Уважаемый посетитель!
Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).
Ссылка на скачивание - внизу страницы.