Генератор белого шума без фликкер-компоненты

Журнал РАДИОЛОЦМАН, декабрь 2018

Alfredo Saab и Randall White, Maxim Integrated Products

EDN

Частотная зависимость плотности мощности выходного сигнала генераторов белого шума имеет плоский характер. Такие генераторы полезны для тестирования схем, отклик которых расширен в область нижних частот или постоянного тока. Однако присутствие розового, или фликкер шума усложняет конструкцию генераторов белого шума для частот в диапазонах единиц герц или ниже. Полупроводниковые устройства генерируют шум, который всегда имеет характерный признак розового шума: уровень плотности его мощности увеличивается по мере уменьшения частоты, с изломом в районе от десятков герц до единиц килогерц. Высокоомный резистор генерирует шум со своей собственной розовой компонентой, уровень и характер которой зависят от технологии изготовления резистора. С другой стороны, если сопротивление резистора мало, и изготовители устройства использовали малошумящую технологию, тогда шум будет почти полностью белым, и его плотность мощности не будет зависеть от частоты. К сожалению, плотность мощности шумов низкоомных резисторов также мала, и любое устройство, с помощью которого вы будете его усиливать, привнесет свой розовый шум.

Однако можно найти усилители, шум входного напряжения которых не содержит компонентов розового шума, но в шуме их входных токов имеется фликкер-составляющая, которая появляется на выходе усилителя, если сопротивления резисторов, связанных с любым входом усилителя, достаточно велики.

Рисунок 1.	В выходном напряжении этого генератора белого шума, сделанного на основе микросхемы, входное напряжение шумов которой не содержит фликкер-компоненты, также отсутствует составляющая розового шума.

В схеме генератора розового шума, изображенной на Рисунке 1, входное напряжение шумов микросхемы IC₁ – усилителя MAX4238, выпускаемого компанией Maxim Integrated, – не содержит фликкер-компоненты. Он усиливает собственный шум входного напряжения с помощью цепи обратной связи, образованной резисторами, сопротивления которых выбраны низкими, чтобы избежать добавления заметного фликкер-шума от резисторов или входного тока усилителя.

Рисунок 2.	Зависимость выходного напряжения схемы от частоты в полосе от 0.01 Гц до 3 кГц имеет почти плоский характер.

Зависимость выходного напряжения схемы от частоты имеет почти плоский характер в полосе частот от 0.01 Гц до 3 кГц (Рисунок 2). Спектральная плотность напряжения шумов составляет от 4 до 5 мкВ/√Гц. Уровень плотности шумов зависит также от температуры, поэтому при выполнении измерений температуру необходимо поддерживать постоянной.

Материалы по теме