Отношение сигнал-шум (в усилителях)

Отношение сигнал-шум (в усилителях) 16 [c.383]

Схема настраивалась при постоянном зазоре между высокочастотной катушкой и изделием так, чтобы она резонировала на одной частоте в режимах приема и излучения. Все конденсаторы в схеме типа КВИ. Между Li и вч включены четыре диода, чтобы нагружение схемы в режиме приема резистором и генератором снижало добротность контура не более чем на 5%. Диоды Д5 и Дв служат для защиты сеточной цепи предусилителя во время высокочастотного импульса. Эта схема позволила увеличить отношение сигнал/шум в 3 раза по сравнению с непосредственным подключением катушки к сетке лампы. Кроме того, измерения показали, что восстановление усилителя после воздействия зондирующего импульса составляет 0,4 мкс. [c.127]

Чтобы получить представление о численных значениях величин в только что приведенном анализе шумов усилителя, поставим себя на место разработчика оптической системы связи, столкнувшегося с необходимостью сравнительной оценки шумовых характеристик фотодетектора на р-1-п-фотодиоде и ЛФД. Проблема использования ЛФД заключается в необходимости применения высоковольтного источника смещения и обеспечения его температурной компенсации. Преимуществом ЛФД является более высокая чувствительность и, как следствие, более низкий уровень мощности принимаемого сигнала. Это в свою очередь может означать уменьшение мощности передатчика (что позволит использовать светодиод, а не лазер) или увеличение расстояния между ретрансляторами и уменьшение затрат на приобретение й эксплуатацию оборудования. Вопрос в том, насколько можно уменьшить мощность принимаемого сигнала при сохранении приемлемого отношения сигнал-шум. В качестве примера возьмем оптическую систему связи с информационной пропускной способностью 140 Мбит/с, в которой применена импульсная модуляция и источник излучения, [c.365]

Нередко аппаратура должна находиться на значительном расстоянии (до 150 м) от контролируемого изделия. Непосредственная передача сигнала от преобразователя через линию передачи приводит к резкому ухудшению отношения сигнал—шум. Поэтому применяют предварительный усилитель 2, расположенный непосредственно у преобразователя и имеющий усиление 20—60 дБ. Кроме того, с помощью предварительного усилителя можно согласовать преобразователь с линией передачи и улучшить отношение сигнал-шум. Поскольку амплитуда сигналов на выходе преобразователя может изменяться в широких пределах (от 10 мкВ до 100 В), в усилителе обычно предусматривается регулировка усиления. [c.316]

Возможное применение волоконных ВКР-усилителей предварительное усиление сигнала перед его регистрацией на приемнике системы оптической связи [72]. Измерения в эксперименте показали [63], что отношение сигнал/шум на приемнике определяется усиленным спонтанным КР, которое неизменно сопутствует процессу усиления. Часть энергии накачки преобразуется в спонтанное стоксово излучение и усиливается вместе с сигналом. Таким образом, выходное излучение состоит не только из желаемого сигнала, но также из широкополосного шума с шириной спектра 10 ТГц или более. В приближении неистощенной накачки можно получить аналитическое выражение для мощности усиленного спонтанного излучения [60]. С практической точки зрения представляет интерес отношение мощностей сигнала при включенной и выключенной накачках. Это отношение можно измерить экспериментально. Эксперимент с накачкой на длине волны 1,34 мкм показал, что это отношение составляет около 24 дБ для первой стоксовой компоненты на длине волны 1,42 мкм. но падает до 8 дБ, когда первая стоксова компонента используется для усиления сигнала на длине волны 1.52 мкм. Это отношение в схеме со встречными волнами сигнала и накачки Меньше, чем в схеме, где они распространяются в одном направлении [c.231]

В наших экспериментах мы использовали спектрометр ДФС-4 с плоской отражательной решеткой 1200 штр./мм, с концентрацией света в первом порядке, линейной дисперсией 6.4 А/мм и относительным отверстием 1 10. В кинематическую и электрическую схему прибора были введены некоторые изменения. С помощью дополнительного редуктора скорость сканирования спектра была уменьшена до 2.0 см /мин. Вместо усилителя ДФС-4 использовали усилитель ЭМУ-3. Для работы служил фотоумножитель ФЭУ-17, который был выбран из нескольких образцов с наилучшим отношением сигнал/шум. Фотоумножитель питался от батарей, и рабочее напряжение было 550—650 в. Запись спектров производилась на самописце ЭПП-09. Выбранные условия позволяли регистрировать вращательные спектры газов и определить их контур и полуширину. [c.315]

При сильных же сигналах с большим отношением сигнал — шум можно использовать широкополосные усилители. В этом случае на осциллографе может быть получена полная кривая х или Х" без искажений при модуляции поля с амплитудой, в несколько раз большей ширины линии. [c.84]

Импульсные методы обычно применяются в случае сильных сигналов ядерного резонанса,.когда не нужно уделять большого внимания проблеме отношения сигнал —шум. Поскольку при помош,и этих методов можно создать поперечную ядерную намагниченность, сравнимую с постоянной намагниченностью Л/о, на первый взгляд может показаться, что по крайней мере для широких резонансных линий можно получить лучшее отношение сигнал —шум, чем в методах непрерывного воздействия. В действительности же это не так, в чем можно убедиться с помощью следующего рассуждения длительность сигналов, имеющая порядок (уАЯ)" , в случае большой ширины линии получается весьма малой, и необходимость применения широкополосных усилителей для их наблюдения приводит к значительному увеличению шумов последнее сводит на нет преимущество большой поперечной намагниченности. [c.92]

Другой важный параметр системы связи — отношение сигнал-шум определяется эффективным уровнем шума на входе усилителя приемника и полезной мощностью оптического сигнала на входе фотодетектора. Отличительная особенность оптических систем связи заключается в том, что шум приемника содержит составляющую, прямо пропорциональную мощности принимаемого оптического сигнала. Это так называемый дробовой (фотонный) шум, характерный для процесса детектирования, ограничиваемого квантовым шумом. Поэтому в большинстве обычных оптических систем связи, в которых используется модуляция оптического излучения по мощности, уровень шума зависит от величины сигнала. Важно отметить, что шум приемника обычно минимизирован, однако следует иметь в виду, что он увеличивается обычно пропорционально ширине полосы частот, занимаемой сигналом. [c.30]

В 14.4 и 14.5 найдем отношение сигнал-шум на выходе линейной части усилителя оптического приемника для двух разновидностей схем усилителя. Будем полагать, что в обоих случаях усилитель состоит из нескольких каскадов. Однако если первый каскад обеспечивает достаточно высокое усиление, то шумы, вносимые последующими каскадами, приведут лишь к незначительному увеличению общего уровня шума на выходе. Для каждого из усилителей рассматривается возможность использования трех типов транзисторов, а именно [c.349]

Если теперь представить Уо.ш в виде суммы составляюш,их, чтобы сделать зависимость К от отдельных источников шума более наглядной, и подставить в (14.4.9), то получим окончательное выражение для отношения сигнал-шум на выходе усилителя [c.353]

Увеличение сопротивления высокочастотного тракта улучшает отношение сигнал-шум, пока слагаемые а и г значительны по величине. Интересно отметить, что этот результат был открыт дважды. Сначала в -х годах, когда были впервые опубликованы ранние работы по шумам усилителей, а затем в 50-е годы, когда потребовались мало-шумящие усилители для высокочувствительных телевизионных систем и усиления сигналов с выходов фотоумножителей. И, наконец, он был вновь переоткрыт в 70-е годы, когда стали серьезно исследовать мало-шумящие усилители для приемников оптических систем связи. [c.354]

Для обеспечения на выходе идеального фотодетектора отношения сигнал-шум, равного К, необходим фототок I 2eK Af. Использование большого входного сопротивления позволяет уменьшить шум усилителя напряжения и тепловой шум его элементов. Если при этом не используется схема усилителя с обратной связью, то может появиться необходимость в коррекции, что приведет к уменьшению динамического диапазона. [c.369]

При увеличении продольной плотности цифровой магнитной звукозаписи уровень воспроизводимого сигнала и, следовательно, отношение сигнал/шум уменьшаются. В этих условиях преобладающее влияние на отношение сигнал/шум оказывают шум усилителя воспроизведения и температурный шум сопротивления воспроизводящей головки. [c.112]

Были рассчитаны передаточные функции только что рассмотренного и-МОП-инвертора, состоящего из двух транзисторов. Чтобы получить подходящий множитель (3 [15.72], дпя усилителя была выбрана ширина канала 20 мкм, а для транзистора работающего в режиме, обеднения - 2,5 мкм. Смещение подложки составляло -2 В для увеличения порогового напряжения усилителя и повышения отношения сигнал-шум. На рис. 15.38 показаны выходные характеристики управляющего и нагрузочного транзисторов. Поскольку смещения стока и затвора одинаковы для нагрузочного [c.439]

В фотоумножителях можно увеличить усиление, используя больше каскадов и уменьшая темновой ток при помощи охлаждения. Использование процесса преобразования в этом случае вряд ли улучшит отношение сигнал/шум. В твердотельном фотодетекторе малые сигналы на его выходе могут потонуть в шуме усилителя. Такая ситуация особенно характерна, если фотопроводниковый или фотогальванический детекторы используются для волны длиной 10 мкм. В этом случае фотопреобразование может значительно улучшить отношение сигнал/шум. [c.205]

Хотя использование большого входного сопротивления помогает максимизировать отношение сигнал-шум в приемнике оптических сигналов, однако оно одновременно порождает два существенных неудобства, вызванных необходимостью осуществлять значительную по величине коррекцию. Первое состоит в том, что коррекция должна быть индивидуально приспособлена для каждой схемы. Она ие может быть просто установлена заранее. Причина в том, что коэффициент усиления усилителя должен изменяться по закону О (/) = о (1 + j2яf R), а значения С и R изменяются от прибора к прибору, от схемы к схеме и часто зависят от температуры. В результате каждая схема должна настраиваться индивидуально. Вторая проблема в том, что значительное изменение коэффициента усиления с частотой означает уменьшение динамического диапазона усилителя. (Динамический диапазон характеризует максимальный неискаженный сигнал на выходе усилителя и обычно определяется его отношением к наименьшему допустимому сигналу.) Причину этого можно пояснить следующим образом. Пусть требуется увеличить коэффициент усиления на высоких частотах в 100 раз по сравнению с усилением на низких частотах, как это показано на рис. 14.4. Это можно осуществить ослаблением низких частот после начального усиления, которое в данном случае должно быть не менее 1000 (60 дБ). При таком большом усилении не возникает никаких проблем для высоких частот, поскольку они уже ослаблены во входной цепи усилителя, однако при этом любые незначительные по величине низкочастотные сигналы вызовут насыщение усилителя. Это обстоятельство и ограничивает его динамический диапазон. [c.358]

Для достижения высокой достоверности записи усилитель воспроизведения 7 должен обеспечивать высокое отношение сигнал/ шум, обладать широким динамическим диапазоном, быть устойчивым к с лфазной помехе и наводкам по питающей сети. Высокое отношение сигнал/шум необходимо для обеспечения надежноЙ1рабо-ты в условиях глубокой паразитной амплитудной модуляции (ПАМ), когда отношение сигнал/шум в канале кратковременно значительно уменьшается. Формирователь 8 предназначен для коррекции и восстановления информативных параметров воспроизведенного сигнала. [c.29]

Под действием мощной накачки на частоте (О13 населенность уровней El и Ез становится одинаковой и равной ( з + i) 2 = 1,0008 2, Как видим, уровень 3 оказывается инверсно заселенным относительно уровня 2, но разность в заселении этих уровней чрезвычайно мала и не может привести к сколько-нибудь высоким коэффициентам усиления. Аналогичные оценки, проведенные для Г = 4,2 К (жидкий гелий), показывают, что при этой температуре ( 3-f -Ь i)/2 = 1,07 2. Таким образом, понижение температуры рабочего Еещества с комдатной до л 4 К повышает инверсную заселенность на два порядка. Этим объясняется тот факт, что квантовые усилители СВЧ диапазона работают, как правило, при температуре жидкого гелия и используются в стационарных установках в высокочувствительных приемниках радиолокационных и ра-диотелескопических систем, в системах связи и т. д. Основным их преимуществом является исключительно низкий уровень собственных шумов. По величине отношения сигнал/шум они примерно в 1000 раз превышают обычные усилители СВЧ диапазона. Это позволяет с их помощью принимать сигналы, не улавливаемые обычной электронной аппаратурой. [c.336]

При этих условиях отношение сигнал/шум на выходе усилителя можно увеличить сужением полосы пропускания. Однако, чтобы избежать заметных искажений отраженного имнульса, его длительность накладывает ограничение снизу на полосу пропускания системы контур— усилитель. Это ограничение можно наложить в любом месте системы, в том числе и в самой катушде. На практике почти всегда ограничение полосы пропускания осуществляют в видео-каскаде усилителя. [c.121]

АКТИВНАЯ АНТЕННА — антенна, содержащая в своей структуре активные y Tpoii TBa, в частности усилители мощности (переданная А. а.) или малошумящие усилители (приёмная А. а.). Чаще всего А. а. явля-ется антенная решётка. Исполь.эование активных устройств в передающей А. а. позволяет компенсировать потери в трактах и обеспечивать оптим. распределение амплитуд и фаз токов по излучающей апертуре. Напр., если усилители мощности, подключённые непосредственно к излучателям А. а., работают в режиме насыщения, то независимо от используемой системы возбуждения можно поддерживать постоянным распределение амплитуд токов в излучателях, что обеспечивает макс. коэф. направленного действия и повышает стабильность работы антенны. Приёмная А. а. со встроенными малошумящими усилителями имеет существенно большее отношение сигнал/шум на входе приёмника по сравнению с аналогичной пассивной антенной. Регулируя усиление активных устройств, можно эффективно осуществлять управление диаграммой направленности, независимо регулируя амплитуды и фазы токов в элементах решётки (напр., в адаптивных антеннах). Амплитудно-фазовое управление диаграммой направленности можно реализовать в приёмных А. а. с преобразованием радиосигналов (папр., аналого-цифровым) соответствующим выбором амплитуд н фаз весовых коэф. при обработке. Недостатки А. а. активные элементы выделяют тепло, ра.эброс их характеристик приводит к дополнит, искажениям поля. [c.38]

Предел чувствительности фотоэлемента с последующим усилителем (см. рис. 9.П) определяется обычно джонсоновскими шумами в нагрузочном сопротивлении Я, которые в дальнейшем усиливаются вместе с полезным сигналом и дробовым шумом. Это ограничение устраняется в фотоумножителе, где ток с фотокатода. т. е. сигнал вместе с дробовым шумом, многократно усиливается уже внутри самого ФЭУ без заметного добавления каких-либо новых шумов (при достаточно высоком коэффициенте вторичной эмиссии (>-4) ее шумы малосущественны). Если сигнал ФЭУ оказывается все же недостаточным для измерительного прибора, используют, как и в схеме с фотоэлементом, внешний усилитель. Но тепловой шум от нагрузочного сопротивления здесь уже обычно значительно меньше дробового шума иа выходе фотоумножителя. В этом главное преимущество фотоумножителя перед простым фотоэлементом. Для отношения сигнал/шум вместо (9.43) теперь получим [c.463]

Установлено, что шумы в усилителе являются поверхностными и однопролетными. При увеличении длины области взаимодействия рэлеевской волны с электронами отношение сигнал—шум уменьшается. По оценкам при оптимальной длине области взаимодействия шум на 50 дБ ниже уровня сигнала. [c.245]

Отношение сигнал/шум преобразователя оказывается равным произведению 2/(Ц-2г)) на отношение сигнал/шум простого детектора. Таким образом, фотопреобразователь не слишком сильно меняет отношение сигнал/шум по мощности. Однако, преимущество преобразователя в том, что одновременно достигается усиление по мощности. Поэтому шум усилителя, стоящего после фото детектора, оказывается менее существенным. Таким образом, во многих случаях фотопреобразование оказывается выгодным. [c.205]

Для очень слабых сигналов основная проблема состоит в улучшении отношения сигнал —шум. Средняя мощность хАумов, существующих в интервале частот Av, равна 4A JAv, поэтому узкополосный усилитель, расположенный в схеме за детектором, будет значительно уменьшать шум. Чтобы уменьшить искажение сигнала S t) прибором с узкой полосой пропускания Av, часто применяется модуляция поля с амплитудой, гораздо [c.83]

Напряжение шумов на той же катушке в интервале частот Av равно WiTRAvV , где R = со— параллельное сопротивление контура. Если Av —ширина полосы пропускания узкополосного низкочастотного усилителя, то отношение сигнал —шум определяется выражением (v/f) [ikTRAv] , где коэффициент / > 1 учитывает весь дополнительный шум аппаратуры. Это выражение можно записать в более удобном виде [c.87]

В гл. 12 рассматривалась природа шумов, вносимых фотодиодом в приемную систему. В гл. 14 убедимся, что в случае p-i-n-диодов — это тепловой шум и темновой ток, которые подавляются электронным шумом нагрузки и усилителя. Поэтому можно было бы увеличить отношение сигнал-шум, если бы удалось добиться умножения сигнала в самом детекторе. Конечно, при этом умножится и тепловой шум детектора, но суммарный эффект останется положительным. Как уже было упомянуто в гл. 12, такое умножение можно получить в лавинном процессе при высоких значениях электрического поля. Однако сам процесс умножения ие свободен от шума. Положим, что каждый фотоноситель порождает в конце процесса умножения в среднем М носителей. Любой инициирующий лавину носитель может привести к появлению в результате умножения большего или меньшего М числа носителей. Статистическая природа этого процесса приводит к возрастанию шума. В результате одновременно с возрастанием в М раз сигнального тока в раз увеличивается среднеквадратическое значение уровня шума. Шум-фактор F практически всегда больше единицы и растет с ростом М. Следовательно, для любого лавинного диода в конкретном приемнике имеется оптимальная величина М, при которой достигается наилучшее отношение сигнал-шум. Эти вопросы будут подробно, рассмотрены в гл. 14. Здесь же остановимся на физических механизмах процесса умножения и принципах разработки приборов с оптимальными характеристиками. [c.328]

Обобщенная структурная схема оптического приемника приведена на рис. 14.1. Как видно из нее, фотодиод преобразует принимаемый оптический сигнал в агпектрический ток, пропорциональный мощности оптического сигнала. Следующий за фотодиодом усилитель усиливает полученный токовый сигнал и преобразует его в напряжение. Как и в любой системе связи, отношение сигнал-шум на выходе оптической системы и ее характеристики определяются тем звеном оптического приемника, где принятый сигнал имеет наименьший уровень. Следовательно, характеристики этого звена являются основными при проектировании всей системы связи. В 14.2 будут рассмотрены различные источники шума в приемнике оптических сигналов. В последующих параграфах определяется зависимость отношения сигнал-шум от уровня принимаемого сигнала для различных схем усилителей. И, наконец, в заключительных главах будет найдено минимальное значение отношения сигнал-шум, необходимое для нормальной работы системы связи при использовании различных видов модуляции. [c.346]

Если согласиться с необходимостью использовать коррекцию и сделать величину достаточно большой, то шумы будут определяться слагаемыми б, в и д. Какое из этих слагаемых будет наибольшим, зависит от полосы перекрываемых частот и типа используемого в усилителе входного п]эйбора. В этом случае отношение сигнал-шум принимает вид [c.356]

Можно принять, что в конкретном приемнике с интегрирующим входным усилителем /у (2й/б) и Ку = кТ (2/е/бР) Г, где /Г), /к и Р IkII определены как и в задаче 14.4. Предположив, что отношение сигнал-шум определяется (14.4.15) [c.367]

Для сравнения полученного результата с предыдущими предположим, что несущая волна промодулирована до интенсивности двоичным сигнало.м. Таким образом, принимаемый световой поток равен либо нулю, либо потоку Ф , который обеспечивает максимальный (пиковое значение) сигнал р. Тогда в соответствии с предыдущим определяем среднеквадратическое отношение сигнал-шум К как отношение р к полному среднеквадратическому шуму, возникающему в фотодиоде и предварительном усилителе. Допустим, что использован усилитель напряжения, описанный в 14.4. Суммарный шум состоит из дробового шума, создаваемого падающим излучением [c.420]

Кроме необходимости получения большого отношения сигнал-шум, использование прямой модуляции по интенсивности для аналоговой передачи ограничено двумя другими факторами. Один из них — это модальный шум, появляющийся при использовании лазерных источников излучеиия рассмотренных в 15.4. Другой — это ограниченная линейность характеристик источника излучения, которая особенно важна для частотного объединения каналов вследствие того, что перекрестная модуляция вызывает межканальные помехи. Кроме того, передача сигналов цветн01 0 телевидения чувствительна к малым величинам фазовых искажений. Некоторые способы увеличения линейности оптического передатчика уже были рассмотрены. Они включают предварительное искажение электрического сигнала и использование электронной прямой и обратной связи. Проблема предварительного искажения передаваемого сигнала состоит в том, что, как только оно введено, его будет нелегко изменить для подстройки характеристик источника излучения, изменяющихся во время эксплуатации. Однако легко можно добиться значительного улучшения линейности другим способом. Существенное уменьшение второй и третьей гармоник нелинейных искажений можно получить, используя простую цепь обратной связи, показанную на рис. 17.4. Однако задержка сигнала в петле обратной связи является недостатком, и если требуется получить хорошую фазовую характеристику, нужны широкополосные усилители. Еще лучшая компенсация нелинейности источника излучения была получена с помощью схемы прямой связи с двумя идентичными светодиодами, приведенной на рис. 17.5. Каждый СД, будучи некомпенсированным, давал снижение [c.454]

Положение верхней лннни иа рнс. 17.2, ограничивающей диапазон чувствительности гтриемника, показывает, что его шум определяется шумом усилителя [член б в уравнении (И.4.10)]. Убедиться в том, что наклон этой линии согласуется с теоретической зависимостью от частоты и оценить значение Va, которому эта линия соответствует. Предположить, что чувствительность приемника 1 А. Вт, М — F = 1, отношение сигнал-шум /С=12 и ширина полосы пропускания Af /2. [c.467]

Шумы магнитных носителей огравичивают динамический диапазон в основном в высококачественной, но не в широкополосной аппаратуре магнитной записи. В широкополосной аппаратуре отношение сигнал/шум определяется флуктуационными шумами входных цепей усилителей воспроизведения, собственными шумами магнитных головок, помехами, создаваемыми источниками электропитания и перекрестными (переходными) помехами. Все они оказывают аддитивное воздействие на сигнал. Мерой перекрестных помех является относительное проникание, дБ — 20 1 /п/ с)> где и , — амплитудные значения переходной помехи и сигнала соответственно. [c.45]

При достаточно большом отношении сигнал шум вероятность сбоя синхронизации из-за всплеска аддитивной помехи крайне мала, но она резко возрастает в моменты провалов огибающей воспроизведенного сигнала из-за ПАМ. Основными источниками аддитивных помех в КМЗВ являются аддитивная компонента структурного шума носителя и шумы вход--Л,- 1 г- — цепей усилителей воспроизве- [c.120]

На опытных линиях использовались приёмники с фильтрами высокой частоты, состоящими из нескольких последовательн о соединённых четвертьволновых коаксиальных резонаторов с добротностью от 100 до 400. На более низких частотах (примерно ниже 900 Мгц) значительного улучшения отношения сигнал/шум оказалось возможным достичь пр енением предварительных усилителей. На частотах выше 900 Мгц удалось добиться коэффициента шума, пр иблизительио равного 8 дб, путём применения кристаллического смесителя специальной конструкции. Гетеродин приёмника о чно представлял собой кварцевый осциллятор, работающий на частоте 10—50 Мгц с последующим умножением. Промежуточная частота выбиралась в пределах от 10 до 60 Мгц. [c.23]

Отношения сигнал-шум и сигнал-фон находят с использованием измерительной установки, схема которой приведена на рис. 1 17. Измерения проводят на эквиваленте нагрузки Под сигналом в данном случае под разумевают номинальное выходное напряжение При измерении уровня шума и фона вход ФУ или все входы усилителя соединяют через эквивалент с общим проводом [c.35]

По рекомендации Международной электро технической комиссии номинальное входное сопротивление микрофонного усилителя, обес печивающее наилучшее отношение сигнал-шум на его выходе, равно утроенному со противлению микрофона В описанных далее конструкциях входное сопротивление угили Теля равно 3,3 кОм, что является компромиссным решением для различных типов применяемых микрофонов [c.40]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...