Низкий

Шум окружает нас повсюду, и хотя акустический шум легко обнаружить с помощью наших ушей, электронный шум гораздо сложнее определить количественно даже с помощью подходящих инструментов. Анализатор спектра — наиболее удобный инструмент для измерения шума, но он также добавляет собственный шум к любому сигналу, на который вы смотрите. [Лимпкин] работал над измерением очень слабых шумовых сигналов с помощью анализатора спектра и поделился своими результатами в подробном сообщении в блоге.

Целью, которую он поставил перед собой, было измерение шума, создаваемого резистором сопротивлением 50 Ом, сопротивление которого чаще всего наблюдается на входах и выходах радиочастотных систем. Формула для мощности шума Джонсона-Найквиста говорит нам, что ожидаемое шумовое напряжение в полосе пропускания в один герц составляет всего 0,9 нановольта – ничтожно мало по любым стандартам и на порядок меньше, чем минимальный уровень шума типичного анализатора спектра. Поэтому [Лимпкин] разработал усилитель и сигнальный буфер для увеличения шумового сигнала в 100 раз, используя сверхмалошумящие операционные усилители, работающие от пары девятивольтовых батарей.

Однако с этой схемой была проблема: любое паразитное напряжение постоянного тока, присутствующее на ее входе, также усиливалось до уровней, которые могли повредить чувствительный входной порт анализатора. Чтобы предотвратить это, [Лимпкин] решил добавить в свой усилитель схему ограничения. Он состоит из пары компараторов, которые постоянно контролируют выходное напряжение усилителя и отключают его через кремниевый переключатель, если оно превышает 200 милливольт. [Лимпкин] упаковал свою схему в красиво изготовленный корпус и провел различные тесты, чтобы убедиться, что ограничитель работает надежно даже при наличии быстрых входных переходных процессов.

Когда клипер был на месте, можно было безопасно проводить запланированные измерения шума. Конечный результат? Около 0,89 нВ, как и предсказывает теория. Измерение сигналов нановольтового уровня обычно требует чрезвычайно точного оборудования и множества уловок для минимизации шума. Однако иногда шум — это именно то, что нужно для создания радиопередатчика. Спасибо за совет, [alfonso32]!