Библиографическое описание:

Сивагина Ю. А., Меркульев А. Ю., Юрков Н. К. Тепловой шум пассивного электрорадиоизделия // Молодой ученый. — 2014. — №3. — С. 347-349.

Одной из основных задач решаемых конструктором при проектировании радиоаппаратуры, является защита ее от влияния дестабилизирующих факторов, в том числе шумов. Шумы могут иметь как внешнюю причину, т. е. их источник не входит в состав проектируемого изделия, так и внутреннюю — шум собственных элементов радиоаппаратуры. Существенный вклад в общую картину внутренних шумов вносит тепловой шум. Далее рассмотрим его природу на примере пассивного элемента электрических цепей — сопротивления (резистора).

Неупорядоченное тепловое движение атомных частиц вызывает так называемый тепловой шум во всех электрических проводниках. Статистические колебания плотности заряда в проводнике обусловлены тепловым перемещением носителей заряда [1,13]. Поэтому между концами проводника возникает быстро флуктуирующее напряжение UR — напряжение шума [1]. Эквивалентная электрическая схема реального сопротивления состоит из идеального сопротивления R, в котором нет шумов, включенного последовательно с источником напряжения шума UR (рисунок 1).

Описание: E:\ntgkjdjq iev.jpg

Рис. 1. Эквивалентная электрическая схема сопротивления с источником шума

Из второго начала термодинамики следует, что средние мощности теплового шума для волн, испускаемых источниками в интервале частот Av, равны и одинаково зависят от температуры [6, 23–32]. Эффективная мощность тепловых шумов , в проводнике с данным сопротивлением вычисляется по формуле:

(1)

Эта мощность, как следует из формулы (1), не зависит от величины сопротивления R.

Эффективное напряжение шума в сопротивлении R определяется усреднением по времени квадрата напряжения UR2 Эфф =UR2 (t). Квадрат эффективного напряжения шума определяется из уравнения Найквиста, полученного из условий термодинамического равновесия с учетом закона равнораспределения энергии по степеням свободы:

,

если h*v«k*T,

где k — постоянная Больцмана; Т — абсолютная температура в градусах Кельвина; R — сопротивление электрической цепи; h — постоянная Больцмана; v — частота электромагнитной волны, испускаемой источником тока; Δv — диапазон частот от v до v + A v колебаний электромагнитных волн в проводнике [1].

При выполнении неравенства h • v «k • Т напряжение шума зависит не от частоты v волны, а от интервала частот Δv [1–10]. При комнатной температуре 20°С) должно выполняться следующее условие для частот:

Соответствующая длина волны лежит в субмиллиметровом диапазоне, поэтому практически все электронные приборы работают на частотах значительно ниже  [11–22].

Литература:

1.                  Слепова, С. В. Основы теории точности измерительных приборов: учебное пособие / С. В. Слепова. Челябинск: Изд-во ЮУрГУ, 2008. — 192 с.

2.                  Андреев П. Г. Микропроцессорные системы в учебном процессе / П. Г. Андреев, И. Ю. Наумова, Н. К. Юрков, Н. В. Горячев, И. Д. Граб, А. В. Лысенко // Труды международного симпозиума Надежность и качество. 2009. Т. 1. С. 161–164.

3.                  Андреев П. Г. Аналого-цифровые преобразователи в учебном процессе / П. Г. Андреев, И. Ю. Наумова // Труды международного симпозиума Надежность и качество. 2007. Т. 1. С. 67–69.

4.                  Горячев Н. В. Концепция создания автоматизированной системы выбора теплоотвода электрорадиоэлемента / Н. В. Горячев, Н. К. Юрков // Современные информационные технологии. 2010. № 11. С. 171–176.

5.                  Андреев П. Г. Применение CAD систем в проектировании радиоэлектронных средств / П. Г. Андреев, Н. А. Талибов, П. М. Осипов // Труды международного симпозиума Надежность и качество. 2007. Т. 1. С. 146–148.

6.                  Меркульев А. Ю. Системы охлаждения полупроводниковых электрорадиоизделий / А. Ю. Меркульев, Н. В. Горячев, Н. К. Юрков // Молодой ученый. — 2013. — № 11. — С. 143–145.

7.                  Андреев П. Г. / Моделирование переотражателей радиолучевых систем обнаружения. / Автореферат диссертации на соиск. уч. степ. канд. техн. наук: — Пенза: ПГУ, 2005 г. — 22 с.

8.                  Горячев Н. В. Программа инженерного расчёта температуры перегрева кристалла электрорадиокомпонента и его теплоотвода / Н. В. Горячев, А. В. Лысенко, И. Д. Граб, Н. К. Юрков // Труды международного симпозиума Надежность и качество. 2012. Т. 2. С. 242–243.

9.                  Андреев П. Г. Методы оценки технологичности конструкции РЭС / П. Г. Андреев, Н. К. Юрков, В. Я. Баннов // Труды международного симпозиума Надежность и качество. 2008. Т. 2. С. 129–131.

10.              Горячев Н. В. Тепловая модель сменного блока исследуемого объекта / Н. В. Горячев // Труды международного симпозиума Надежность и качество. 2012. Т. 1. С. 263–263.

11.              Андреев П. Г. / Моделирование переотражателей радиолучевых систем обнаружения. / Диссертация на соиск. уч. степ. канд. техн. наук: — Пенза: 2005 г. — 249 с.

12.              Горячев Н. В. Алгоритм функционирования компьютерной программы стенда исследования теплоотводов/ Граб И. Д., Горячев Н. В., Лысенко А. В., Юрков Н. К.//Труды международного симпозиума Надежность и качество. 2011. Т. 1. С. 244–246.

13.              Андреев П. Г. Основы проектирования электронных средств:учеб. пособие/П. Г. Андреев, И. Ю. Наумова//Пенза:Изд-во ПГУ, 2010.-124 с.

14.              Горячев Н. В. Структура автоматизированной лаборатории исследования теплоотводов / Н. В. Горячев, И. Д. Граб, А. В. Лысенко, Н. К. Юрков // Труды международного симпозиума Надежность и качество. 2011. Т. 2. С. 119–120.

15.              Андреев П. Г. Математическая модель распространения электромагнитных волн в помещении / П. Г. Андреев, А. Н. Якимов // Радиопромышленность. 2013. № 2. С. 74–82.

16.              Горячев Н. В. Концептуальное изложение методики теплофизического проектирования радиоэлектронных средств / Н. В. Горячев, Н. К. Юрков // Современные информационные технологии. 2013. № 17. С. 214–215.

17.              Горячев Н. В. Подсистема расчета средств охлаждения радиоэлементов в интегрированной среде проектирования электроники / Н. В. Горячев, И. Д. Граб, А. А. Рыжов // Известия высших учебных заведений. Поволжский регион. Технические науки. 2010. № 4. С. 25–30.

18.              Горячев Н. В. К вопросу выбора вычислительного ядра лабораторного стенда автоматизированного лабораторного практикума / Н. В. Горячев, Н. К. Юрков // Современные информационные технологии. 2009. № 10. С. 128–130.

19.              Трифоненко И. М. Обзор систем сквозного проектирования печатных плат радиоэлектронных средств / И. М. Трифоненко, Н. В. Горячев, И. И. Кочегаров, Н. К. Юрков // Труды международного симпозиума Надежность и качество. 2012. Т. 1. С. 396–399.

20.              Горячев Н. В. Автоматизированный выбор системы охлаждения теплонагруженных элементов радиоэлектронных средств / Н. В. Горячев, И. Д. Граб, К. С. Петелин, В. А. Трусов, И. И. Кочегаров, Н. К. Юрков // Прикаспийский журнал: управление и высокие технологии. 2013. № 4. С. 136–143.

21.              Сивагина Ю. А. Обзор современных симплексных ретрансляторов радиосигналов/ Ю. А. Сивагина, И. Д. Граб, Н. В. Горячев, Н. К. Юрков // Труды международного симпозиума Надежность и качество. 2012. Т. 1. С. 74–76.

22.              Горячев Н. В. Проектирование топологии односторонних печатных плат, содержащих проволочные или интегральные перемычки / Н. В. Горячев, Н. К. Юрков // Труды международного симпозиума Надежность и качество. 2011. Т. 2. С. 122–124.

23.              Горячев Н. В. Индикатор обрыва предохранителя как элемент первичной диагностики отказов РЭА / Н. В. Горячев, Н. К. Юрков // Труды международного симпозиума Надежность и качество. 2010. Т. 2. С. 78–79.

24.              Горячев Н. В. Программные средства теплофизического проектирования печатных плат электронной аппаратуры / Н. В. Горячев, Н. К. Юрков // Молодой ученый. 2013. № 10. С. 128–130.

25.              Падолко Е. П. Основные понятия имитационного моделирования и построение имитационной модели системы массового обслуживания / Е. П. Падолко //Современные информационные технологии. 2012. № 15. С. 43–45.

26.              Горячев Н. В. Совершенствование структуры современного информационно-измерительного комплекса / Н. В. Горячев, Н. К. Юрков // Инновационные информационные технологии. 2013. Т. 3. № 2. С. 433–436.

27.              Горячев Н. В. Алгоритм функционирования системы поддержки принятия решений в области выбора теплоотвода электрорадиоэлемента / Н. В. Горячев // Труды международного симпозиума Надежность и качество. 2012. Т. 2. С. 238–238.

28.              Горячев Н. В. Типовой маршрут проектирования печатной платы и структура проекта в САПР электроники Altium Design / Н. В. Горячев, Н. К. Юрков // Труды международного симпозиума Надежность и качество. 2011. Т. 2. С. 120–122.

29.              Юрков Н. К. Современные методы повышения эффективности работы полупроводниковых датчиков давления в условиях воздействия повышенной температуры / Н. К. Юрков, И. В. Ползунов, С. А. Москалев // Труды международного симпозиума Надежность и качество. 2012. Т. 2. С. 46–47.

30.              Трусов В. А. О входном контроле элементной базы / В. А. Трусов // Труды международного симпозиума Надежность и качество. 2012. Т. 2. С. 399–400.

31.              Меркульев А. Ю. Открытая архитектура современного информационно-измерительного комплекса /, Горячева Е. П., Юрков Н. К. // Молодой ученый. 2013. № 12 (59). С. 147–149.

32.              Горячева Е. П. Обеспечение заданного теплового режима в современных приемопередающих средствах / Е. П. Горячева, Н. К. Юрков // Современные информационные технологии. 2013. № 18. С. 47–49.

Обсуждение

Социальные комментарии Cackle