10 ноября 2011
В общем случае под шумовым сигналом понимается переменное напряжение или мощность, частотные и амплитудные параметры которых носят случайный характер. Первичными источниками шума (задающими генераторами) могут служить вакуумные и полупроводниковые шумовые диоды, фотоэлектронные умножители, газоразрядные приборы, а также лавинно-пролетные диоды, стабилитроны, туннельные диоды и ряд других.
Выбор полупроводниковых стабилитронов в данной разработке в качестве задающего генератора не случаен. Исследовались шумовые характеристики различных источников, в том числе и полупроводниковых стабилитронов. В последнем случае для экспериментов отбирались многочисленные типы элементов с различными механизмами электрического пробоя. В итоге выявилась целесообразность использования стабилитронов с лавинным характером пробоя, способных генерировать шумовые сигналы в диапазоне частот от 10 Гц до 20-25 МГц и среднем размахе выходного напряжения порядка 20 мВ при величинах обратных токов от 120 мкА до 140 мкА. К тому же, применение стабилитрона в качестве источника шума позволяет минимизировать аппаратные и энергетические затраты при практической реализации генератора шума.
На рисунке показана схема электрическая генератора шума. Источником шума является стабилитрон VD1 типа 2С210Ж с номинальным напряжением стабилизации равным 10 В. Так как режим генерации шумов стабилитроном наступает при обратном напряжении смещения порядка 9 В, потребовалось введение в схему дополнительного источника стабильного напряжения, представленного элементом DA1 типа 78L12, а с помощью резистора R1 и потенциометра R2 устанавливается необходимая величина обратного тока. Шумовые сигналы с выхода источника поступают на вход операционного усилителя DA4 типа AD4851, включенного по неинвертирующий схеме. Выполняя функции предварительного усилителя с коэффициентом усиления равным 2, одновременно обеспечивает и согласование источника шума с низкоомным входным сопротивлением усилителя с регулируемым по напряжению коэффициентом усиления DA6 типа AD603. Изменение коэффициента усиления этого усилителя, а следовательно и размаха шумовой составляющей его выходного напряжения обеспечивается цифровым потенциометром DA7 типа AD5228-10, к входу которого подведено напряжение 2,5 В от прецизионного источника опорного напряжения DA5 типа ADR420. Управление потенциометром осуществляется посредством контактов S1 и S2. При этом замыкание контакта S1 влечет за собой уменьшение коэффициента усиления, а замыкание контакта S2 – его увеличение.
Конструктивно все элементы схемы размещены на печатной плате размерами 65×40 (мм) Являясь источником шумовых сигналов, изделие подлежит тщательной экранировке.
При необходимости весь диапазон генерируемых шумовых сигналов может быть разнесен на ряд поддиапазонов.
Связаться с разработчиками можно по адресу: analog04@mail.ru