Шуми в підсилювачах
Хороший апарат, але сильно шумить! Вам не доводилося чути таке про підсилювачі низької частоти? А чому підсилювач шумить? Буває, що навіть два абсолютно однакових апарату шумлять по різному. Спробуємо розібратися в цьому питанні.
Шуми, що виникають в підсилювачах, можна розділити на внутрішні, що виникають при проходженні струмів через активні і пасивні елементи схеми; на зовнішні, що потрапляють на вхід ззовні і на комбіновані, що виникають при паразитного ВЧ генерації каскадів самого підсилювача, або попаданні своїх же потужних сигналів вихідного каскаду на вхідні кола підсилювача.
Від рівня шумів залежить динамічний діапазон амплітуд підсилювача. Він визначається, зокрема, рівнем його власних шумів. Чим нижче рівень шумів, тим вище динамічний діапазон.
Внутрішні шуми обумовлені тепловими флуктуаціями струмів транзисторів, а також флуктуаційними ЕРС пасивних елементів, головним чином резисторів. Рівень шумів визначається в основному шумами першого підсилювального каскаду і вхідних ланцюгів.
так,
де Uш. - напруга власних шумів підсилювача.
Uш.вх - шуми вхідних ланцюгів.
Uш.тр - шуми транзисторів.
де FB і FH- найвища і найнижча робочі частоти (кГц),
R - активна складова опору вхідного ланцюга (кОм).
Щоб зменшити рівень шумів транзисторів, потрібно в перших каскадах підсилювачів використовувати транзистори з меншим коефіцієнтом шуму і вибирати відповідний режим (малих струмів). Транзистори бажано вибирати з малим зворотним струмом колектора.
Іноді у вхідних каскадах УНЧ встановлюють ВЧ транзистори. Але це потрібно робити обережно, щоб не отримати зворотний ефект через виникнення паразитних коливань на високих частотах. Граничну частоту транзистора треба вибирати в 2-3 рази вище робочої. Щоб обмежити рівень шумів пасивних елементів (в основному резисторів), потрібно, по можливості, вибирати принципову схему підсилювача з найменшою кількістю цих елементів.
До зовнішніх шумів можна віднести перешкоди, обумовлені наведеннями від зовнішніх джерел. Їх поділяють на магнітні та електричні.
Джерелами перешкод від магнітних наведень можуть служити електродвигуни, електромагніти, електромагнітні реле, трансформатори харчування. Способи зменшення магнітних наведень зводяться до правильного розташування джерел наведень щодо вхідних ланцюгів і першого каскаду, до виготовлення шасі з немагнітних матеріалів, свіванія вхідних проводів з мінімальним кроком (дроти з тонкою ізоляцією), а також екранування вхідних ланцюгів і трансформаторів.
Електричні наведення обумовлені паразитними ємностями монтажу. Їх джерелами-можуть бути дроти, по яких протікають змінні струми. До способів зменшення електричних наведень можна віднести екранівку проводів і елементів першого каскаду підсилювача міддю, латунню, алюмінієм, при цьому велике значення має вибір точки заземлення екрана; екранівку корпусів змінних резисторів; раціональне розміщення монтажу підсилювача з метою укорочення сполучних проводів і правильного розміщення каскадів.
Комбіновані шуми виникають через наявність паразитного ВЧ генерації каскадів самого підсилювача, або в тому випадку коли підсилювач знаходиться на порозі виникнення паразитної генерації і вона може виникнути при великих сигналах. Боротьба з цими шумами зводиться до раціоналізації монтажної схеми, екранування вхідних ланцюгів і каскадів, застосування оптимальної кількості каскадів, введенню Антипаразитні резисторів, дроселів, фільтрів, які блокують (по високій частоті) конденсаторів, ланцюгів, що забезпечують негативний зворотний зв'язок (як різновид - частотнозавісімой) .
До окремого виду шумів потрібно віднести шуми, що вносяться джерелами живлення. Для ослаблення дії пульсації змінного струму слід використовувати згладжує дію фільтрів харчування, подавати живлення на перші каскади підсилювача через розв'язують фільтри, застосовувати стабілізатори напруги з великим коефіцієнтом стабілізації.