Основные определения

Несмотря на равенство нулю средней величины шума, физически он существует, и квадрат величины шума не равен нулю. Определяют среднеквадратичнуювеличину(Mean Root Square) шума (Noise):

- для шумового напряжения (5.1)

- для шумового тока (5.2)

здесь – интервал времени усреднения. Чем больше интервал времени , тем точнее величины и . Очевидно, что квадраты величин в (5.1) и (5.2) есть мощность, рассеиваемая в резисторе 1 Ом, если к нему приложены среднеквадратичное напряжение или постоянное, численно равное ему, а также если через резистор 1 Ом течет среднеквадратичный ток или постоянный, численно равный ему.

Отношение сигнала к шуму (Signal to Noise Ratio)определяется так:

(5.3)

Здесь – мощность сигнала, – мощность шума.

Хотя децибелы (дБ) по определению относятся к отношениюдвух величин, оказалось полезным введение определение величины мощности в дБ для абсолютныхзначений сигнала. Условно принято, что мощность, равная 1 мВт называется 1дБм (1dBm). Например, мощность в 1 мкВт обозначается как –30 (дВм). В случае обозначения в (дВм) напряжений, определяют 1 дБм (dBm) как напряжения (среднеквадратичные или постоянные) на ряде резисторов (600 Ом, 75 Ом и 50 Ом), при которых рассеиваются одинаковые мощности в 1 мВт.

Cуммирование шумов

Рассмотрим случай соединенных последовательно источников шумового напряжения и соединенных параллельно источников шумового тока (рис. 5.1).

Рис.5.1. Суммирование двух

шумовых источников:

(а) напряжения и (b) тока.

Определим как (5.4)

Тогда

(5.5)

Первые два члена в правой части (5.5) – мощности шумов обоих источников. Последний член выражает корреляцию между источниками шума. Принято определять корреляцию С следующим образом:

(5.6)

С учетом этого определения (5.5) можно записать:

(5.7)

Коэффициент корреляции С удовлетворяет неравенству . Если , то два сигнала полностью коррелированы, если же , то сигналы некоррелированы. Промежуточные значения С означают частичную корреляцию.

В случае двух некоррелированных сигналов

(5.8)

В случае же полностью коррелированных сигналов (например, двух синусоидальных сигналов с одинаковыми частотами и с фазами 0 или 180 градусов)

(5.9)

В усилительных электронных схемах конкретная величина шума в большинстве случаев много меньше установленных или ожидаемых величин тока или напряжения, поэтому можно считать, что шумовые напряжения и токи не влияют на характеристики компонентов, зависящие от тока и/или напряжения (например, крутизна транзистора), и шумовые напряжения двух последовательно включенных приборов (или шумовые токи двух параллельно включенных приборов) взаимно не коррелируют.