Podręcznik: Współczynnik szumów wzmacniacza

5. Wzmacniacz mocy

5.9. Współczynnik szumów wzmacniacza

Analizując proces odbioru sygnału dochodzi się do wniosku, że stosunek S/N mocy sygnału S do mocy szumu N jest miara jakości odbioru. Stosunek ten ulega degradacji w każdym procesie wzmacniania, czy przemiany częstotliwości. Fakt ten pozwala wprowadzić pojęcie współczynnika szumów F przyrządu. Przyjmijmy dalej, że szum na wejściu wzmacniacza N_ipochodzi od dopasowanego rezystora R umieszczonego w temperaturze T=290K.

Rys.7.20. Sygnał i szum na wejściu i wyjściu obwodu.

Współczynnik szumów F wzmacniacza o wzmocnieniu G i zastępczej temperaturze szumów T_eq definiowany jest następująco:

$F=\frac{S_i}{S_o}\frac{N_o}{N_i};$

(7-44)

Aby znaleźć związek między współczynnikiem F i zastępczą temperaturą szumów T_eq należy przyjrzeć się dokładniej procesowi wzmacniania. Sygnał wejściowy S_i zostaje wzmocniony do wartości S_o=S_iG. Moc szumu N_i=kT₀B (T₀=290K) zostaje także wzmocniona G razy. Do tak wzmocnionego szumu dodaje się szum własny wzmacniacza. Tak więc na wyjściu moc szumów N_o równa będzie:

$N_o=GkB(T_0+T_{eq});$

(7-45)

Proporcje wzmacnianego szumu i sygnału ilustruje rys.7.21:

Rys.7.21. Sygnał i szum na wejściu i wyjściu wzmacniacza.

Współczynnik szumów wzmacniacza równy jest:

$F=\frac{T_0+T_{eq}}{T_0}=1+\frac{T_{eq}}{290\mathrm{K}};$

(7-46)

Współczynnik ten wyrażany jest także w decybelach:

$F_{\mathrm{dB}}=10\log (1+\frac{T_{eq}}{290\mathrm{K}});$

(7-47)

Porównanie zdefiniowanych wielkości zestawiono w Tabeli 7.2.

Tabela 7.2: Zestawienie różnych wartości temperatury szumów T[K], współczynnika szumów F[-] i współczynnika szumów wyrażonego w decybelach F_dB[dB].