145261. lajstromszámú szabadalom • Eljárás és berendezés elektronikus eszközök zajának mérésére
Megjelent: 1959. szeptember 15. ORSZÁGOS TALÁLMÁNYI HIVATAL SZABADALMI LEÍRÁS 145.261. SZÁM 21. g. 1—16. OSZTÁLY — EE-451. ALAPSZÁM Eljárás és berendezés elektronikus eszközök zajának mérésére Egyesült Izzólámpa és Villamossági Bt., Budapest Feltaláló: Valkó Iván Péter mérnök, a Híradástechnikai Ipari Kutatóintézet laboratóriumának munkatársa, budapesti lakos A bejelentés napja: 1957. május 23. Találmányunk tárgya eljárás és berendezés elektronikus eszközök zajának mérésére. Jelen leírásban elektronikus eszközökön elektroncsöveket, gáztöltésű csöveket, valamint két, három, vagy több kivezetéssel ellátott félvezető eszközöket' értünk. Ezen eszközök egyik közös tulajdonsága az, hogy az áramvezetés mechanizmusa következtében bennük az elektromos áram folyását szabálytalan áramingadozások kísérik. Ezt az áramingadozást nevezik az elektronikában zajnak. Jellegzetessége, hogy nagysága általában az átfolyóáram erősségének függvénye, de ezenkívül sok más tényezőtől is függ. A zaj mérése különösen az erősítés céljait szolgáló berendezéseknél nagyon fontos, mert a zaj nagysága szab határt az elektronikus berendezésekkel elérhető erősítésnek, illetve érzékenységnek. Céltalan ugyanis olyan kis jeleket erősíteni, amelyek nem emelkednek ki a zaj szintjéből. Elektroncsövek zaját rendszerint úgy mérik, hogy a cső által szolgáltatott ismeretlen zaj nagyságát összehasonlítják valamilyen ismert mértékű zajjal. Ilyen összehasonlító hivatkozási érték gyanánt a mai technika az ellenállások Johnson zaját és a telített diódák sörétzaját fogadja el. Az elmélet ugyanis kimondja, hogy minden kétpölus sarkai között ideális esetben olyan üresjárású zajfeszültség lép fel, amelynek Aí frekvenciasávban eső része U2 = f4kTRzlf értékű, ahol k a Boltzmann állandó, T a hőmérséklet Kelvin fokban és R a két pólus között mérhető ohmos ellenállás. Másrészt az elmélet szerint a telített dióda áramkörében fellépő rövidzárási zaj áram Ai sávra eső része I2 = V 2éLAl, ahol e az elektron töltés, I a telítési áram. Mindékt törvényszerűség mérésekkel igazolható. Azon célból« hogy a mérési bizonytalanságokat lecsökkentsük, az összehasonlító zajmérésre bizonyos klasszikusnak mondható módszerek alakultak ki. Ezek a módszerek megegyeznek abban, hogy az elektroncső zajárama által egy munkaellenálláson keltett feszültségesést több fokozatú erősítő segítségével felerősítik és a keletkező feszültséget indikálják. Utána egy második mérés következik. Az egyik megoldásnál a vizsgálandó cső vezérlőrácsára — amely előzőleg földpotenciálon volt — egy ellenállás Johnson zajából, vagy telített dióda áramából eredő zajfeszültséget helyeznek. Az indikált érték ebben az esetben megnő. Most a vezérlőrácsra helyezett feszültséget addig változtatják, amíg az indikált érték az előző érték 1/2-szerese lesz. Ha az erősítő és indikáló eszköz lineáris, úgy ebben az esetben a rácsra helyezett zajfeszültség ugyanakkora, mint amekkora egy zajtalan cső anódkörében éppen a vizsgált csőben tényleg fellépő zajt gerjesztené. Ebben az esetben feltételezzük, hogy az erősítő saját zaja elhanyagolhatóan csekély. A másik elterjedt megoldásnál a vizsgált elektroncsővel közös munkaellenállásra van kapcsolva egy telített dióda is. Itt az első mérésnél a dióda nem működik pl. nem kap fűtést, a második mérésnél pedig fűtését addig változtatjuk, míg a műszer az előzőleg indikált érték j/^-szeresét jelzi. Á megfelelő egyszerűsítő körülményeket feltételezve a dióda zajárama ugyanakkora lesz, mint a vizsgált elektroncsőé. Ezt a módszert úgy is megváltoztathatjuk, ihogy a másik mérésnél a vizsgált elektroncsövet kikapcsoljuk, csak a zajdiódát mű-, köd tétjük és a fűtést úgy szabályozzuk, hogy a zaj ugyanakkora legyen, mint előzőleg amikor az elektroncső működött. Ebben az esetben az erősítő és indikáló műszerrel szemben nincs kikötésünk, de fontos, hogy a felhasznált munkaellenállás sokkal kisebb legyen, mint ja vizsgált cső belsőellenállása. Az utóbb ismertetett módszerek egyébként megfelelő módosításokkal gázos csövek és félvezető eszközök zajának mérésére is használatosak. Az ismertetett módszerek közös hátránya, hogy a mérés hosszadalmas, nagy hozzáértést követel, rendkívül kényes felépítésre van szükség és nem jól alkalmazható arra, hogy a zajnak bizonyos paraméterektől való függését lehessen vizsgálni.
