Радиоэлектроника асослари муҳаррир — Қ. Азимов

5.53-расм. Контур шовқини.
У битта эркинлик даражасига эга, яъни чизиқли тенглама билан ифодаланади.
Физика курсидан маълумки, системанинг ҳар бир эркин­лик даражасига бўлган ўртача энергия тўғри кела­ди. Бизнинг система учун у кўринишида ифодаланади. Ундан занжир клеммаларидаги кучланиш ўзгаришининг ўртача квадратик катталигини аник лай лик:
(5.64)
Бунда к =1,38·10^-23 —Больцман доимийси.
Т — абсолют температура.
Занжир клеммаларидаги кучланишнинг ўзгариши, юқорида айтилганига биноан, унинг резитив қаршилиги ўзгариши туфайли содир бўлади. Бизнинг ҳолда замжирнинг қаршилиги комплекс катталик, яъни = R(ω) + jX(ω). Шунинг учун нинг ўзгариши нинг R(w) резитив ташкил этувчисининг ўзгариши ҳисобига ҳосил бўлиши керак. Унинг тўлиқ қиймати қуйидагича ифодаланади:
(5.65)
Буидан сиғимнинг катталигини топиб (5.64) ифодага қўйсак, у қуйидаги кўринишга келади:
(5.66а)
Бу ифода Найквист формуласи деб аталади. У кучла­нишнинг флюктурацияси ҳақиқатан ҳам занжирнинг ре­зитив қаршилиги R(ω) ва муҳитнинг Т температурасига боглиқ эканини кўрсатади.
Одатда ҳар бир кучайтиргич сигналларнинг маълум бир частота оралигини, яъни Δω= ω_в—ω_н соҳасини кучайтириш учун мўлжаллаб ясалади. Шунинг учун (5.66а) ифодани ана шу частоталар оралиғи учун ин- теграллаш етарли бўлади. Бундан ташқари, ωRC< =4KTRΔf (5.66б)
Бунда Δf — кучайтиргичнинг ўтказиш соҳаси.
Демак, шовқиннинг кучланиши флюктуацияларнинг айрим частотасига эмас, балки спектрдаги барча ташкил этувчиларга бирдек боғлиқ экан.
Кўпинча қурилманинг шовқин хусусиятларини аниқлашда унинг эффектив ўтказиш соҳасини шовқин спектрининг соҳасига тенг деб олинади. Шунинг учун қурилманинг ўтказиш соҳаси қанча тор бўлса, шовқин кучланиши ҳам шунча кичик бўлади. Лекин шовқиннинг кучланиши қурилма ўтказиш соҳасининг абсолют қийматигагина эмас, балки унинг қандай частоталарга тўғри келишига ҳам боғлиқ. Утказиш соҳаси қанча юқори частоталар соҳасига тўғри келса, шовқин кучланиши ҳам шунча кичик бўлади, чунки частота ортиши билан резитив қаршилик кичрайиб боради. Шунинг учун (5.66б) ифода ўз кучини йўқотади. Бу ҳолда (яъни кжори частоталар соҳасида) шовқин кучланишининг квант механикаси бўйича ифодасидан фойдаланилади:
=4кTRP(f)df (5.67)
Бунда Р (f)—Планк кўпайтмаси дейилади ва қуйида- гича ифодаланади:
(5.68)
h = 6,63·10-^34ж.сек. —Планк доимийси.
Агар бўлса P(f) = 1 бўлади ва (5.67) ифода (5.66 6) кўринишига келади.
Электрон асбоблардаги шовқинга транзисторлардаги шовқин мисол бўлади. Улар уйғониш-сўниш ва диф­фузия шовқинларидир.
Уйғониш-сўниш шовқини p-n ўтишда электрон- кавак жуфтининг ҳосил бўлиши ва рекомбинациялани- ши билан боғлиқ. У р-n ўтишда ҳаракатланувчи ток ташувчиларнинг зичлиги ўзгаришига олиб келадики, бунинг натижасида ток флюктуацияси ҳосил бўлади. Шунинг учун бундай шовқин генерация — рекомбина- цияланииг шовқини ҳам дейилади.
Шовқиннинг иккинчи тури — диффузия шовқини та- биати жиҳатдан юқорида кўрилган иссиқлик шовқинидан иборатдир. Биноляр транзисторларда у база қаршилигида шовқин кучланиши ҳосил бўлиши билан тушунтирилади. Биполяр транзисторлардагн асосий шовқинлардан яна бири р — п ўтишда ҳосил бўладиган сочилиш шсвқинидир. У ток ташувчиларнинг р — п ўтиш потен­циал тўсиғини енгиб ўтишидаги флюктуациясидан ҳосил бўлади.
Униполяр транзисторлар учун каналда ҳосил бўла- диган иссиқлик шовқини ва затвор занжиридаги сочи- лиш шовқини асосий ҳисобланади.
Кучайтиргичларда шовқиннинг мавжудлиги кучай­тириш коэффициентининг катталигига қараб уларни бирор мақсад учун яроқлилигини баҳолаш имкониннбермайди. Бу ҳолда абсолют (чегаравий) сезгирлик тушуичасидан фойдаланилади. У сон жиҳатдан бирдай қувватли сигнал ва шовқиннпнг ўзаро нисбати бирга тенг бўлган ҳол бўлиб, фойдали сигналнинг шовқин тўиламидан ажратиб олиниши мумкин бўлган чегарани ифодалайди. Лекин бу катталик шартли миқдор бўлгани учун кучайтиргични сифат жиҳатдан баҳолайди, холос.
Кучайтиргичларнинг шовқин хусусиятлари шовқин. коэффициенти деган катталик орқали характерланади ва кириш ва чиқиш шовқинлари «оқ» шовқин бўлган ҳол учун аниқланади.
Шовқин коэффициента деб кучайтиргичнинг кири- шидаги сигнал ва шовқин қувватлари нисбатининг унинг чиқишидаги шундай ифодага бўлган нисбатига айтилади:
(5.69)
У кучайтиргичнинг чиқишидаги (нагрузкадаги) сигнал қувватининг шовқин қувватига нисбати кучайтиргич киришидаги фойдали сигнал учун олинган шундай нисбатдан неча марта кичик эканини кўрсатади.
Агар кучайтиргичда флюктуациялар бўлмаганда эди, яъни кучайтиргич идеал бўлганда эди, сигналнинг шовқинга нисбати кучайтиргич кириши ва чиқишида бир хил бўлиб, шовқин коэффициента F = I бўлар эди. Ammo реал кучайтиргичларда ҳамма вақт шовқин мавжуд бўлгани учун у F>I бўлади. Шунга кўра, шовқин коэффициенти кучайтиргичда ҳосил бўладиган шовқинлар унинг чиқишида неча марта ортиб чиқишини ифодалар экан.
Кўп каскадли кучайтиргичларда системанинг кири- шпга сигнал билан бирга таъсир этадиган шовқин барча кучайтириш поғоналарида кетма-кет кучайтирилиб боради. Шунга кўра, унинг шовқин коэффициенти қуйидагича аниқланади:
(5.70)
(5.70) ифодадан кўринадики, натижавий шовқин коэффициентига кучайтиргичнинг биринчи ва иккинчи кучайтириш поғонасининг ҳиссаси энг катта бўлар экан. Шунинг учун кўп каскадли кучайтиргичларда бошлангич кучайтириш каскади кам шовқинли ва кучайтириш коэффициента катта қилиб олинса, натижавий шовқин коэффициента кичик бўлади.
Шуни айтиш керакки, кучайтиргичларнинг ички шовқинга эга бўлиши уларнинг ўтказиш соҳасини танлаш эркинлигини чегаралаб қўяди. Бунда қарама-қаршилик мавжуд шовқинни камайтириш учун ўтказиш соҳасини торайтириш талаб қилинса, сигнални бузилмаган ҳолда кучайтирилиши учун унинг етарлича кенг бўлиши талаб қилинади. Кучайтиргичнинг ўтказиш соҳаси торайиши бклан сигналнинг шакли бузила бошлайди ва унинг амплитудаси кичраяди. Бу сигнал шовқин нисбатининг ёмснлашишига олиб келади. Утказиш соҳаси кенгайти- рилса, сигналнинг амплитудаси ўзгаришсиз қолади, ле­кин зарарли таъсирлар сатҳи кўтарилади ва у яна сиг­нал шовқин нисбатининг ёмоилашишига олиб келади. Шунинг учун кучайтиргичларнинг ўтказиш соҳасини танлашда келишувчилик қилинадн, яъни у шундай танланадики, сигнал бузилишлари маълум қийматдан ортмаслиги ва унинг амплитудаси ўзгаришсиз қолиши ке­рак.