дый проводник этой скрученной пары, однако в силу вкручивания проводов они в каждой точке направлены встречно друг к другу, а общий эффект от их действия равен нулю.

Защитные кольца

Емкостные и индуктивные перекрестные искажения, так же как и простые резистивные перекрестные искажения, могут возникать, если в схеме сопряжения используется усилитель с большим входным сопротивле-"

Сигнал от преебразадатепя. в Высоким Rlf,

утеч

о Выход

Сигнал от преобразователя с высоким Rip

оВыход %ut=Vin)

Рис. 9.9. Применение защитного кольца для сокращения взанм1№1х

помех

нием. Такой усилитель необходим для соединения измерительной системы и преобразователя с аналогичным выходным сопротивлением. Высокое входное сопротивление преобразователя говорит о том, что любая паразитная емкость С, индуктивность L или сопротивление утечки iyren на входе схемы будет приводить к появлению нежелательных сигналов в усилителе (рис. 9.9, с). Современные операционные усилители обычно склои-

ны к этому, когда они выполняются в соответствии со схемой на рис. 9.9, а. Их входные токи смещения всего лишь в несколько пикоампер вызывают значительные взаимные помехи. Одним из способов решения этой проблемы является использование защитного кольца (рис. 9.9,6). При этом высокоомный вход усилителя заключается в низкоомную защиту, находящуюся под тем же потенциалом, что и сам вход.

Обычно высокоомный усилитель выполняется в виде неинвертирующего усилителя (буфера). Поэтому его выходной сигнал в точности равен входному, а выходное сопротивление оказывается намного меньше входного. Защитное кольцо соединяется напрямую с выходом усилителя и формирует низкоомный вход сигналам от любого паразитного конденсатора, индуктивности или сопротивления утечки. В печатных платах защитное кольцо образуется путем создания больших секций медных дорожек, полностью окружающих усилитель, с единым жгутом проводников, обеспечивающих подачу напряжений питания в другие соединения.

Случайные шумы

Другой тип шумов известен под названием случайных или фундаментальных шумов. Эти шумы, возникающие в самой системе, обусловлены основными физическими свойствами ее компонентов. Взаимные помехи всегда имеют особые виды или формы, а случайные характеризуются непредсказуемостью, поэтому их трудно устранить. Однако еще на стадии проектирования системы удается обеспечить достаточно низкий уровень этих шумов.

Все шумы в системе принято характеризовать с помощью отношения полезного сигнала и нежелательных шумов, т. е. отношения сигнал/шум

(мощность сигнала \ мощность шума )

Мощность этих двух сигналов вычисляется с учетом средних квадратических значений напряжения сигнала и шума, деленных на выходное сопротивление схемы. Таким образом, отношение сигнал/шум

где черта над квадратом напряжения обозначает его среднее значение.

Поскольку отношение сигнал/шум есть отношение мощностей, оно в общем случае выражается в децибелах (дБ). Поэтому можно записать

-101og,„4 = 101og,,4-.

шум А у.

Допустимое значение отношения сигнал/шум зависит от характеристик и назначения системы. Для радиоприемных систем оно должно быть равно по меньшей мере примерно 70 дБ, чтобы фоновые шумы не были слышны при прослушивании музыки. Для телефона это условие не столь с)тцественно, поэтому допустимое значение отношения сигнал/шум в этом случае составляет около 40 дБ. Хорошее телевизионное изображение возможно при отношении-сигнал/шум в антенне порядка 50 дБ.

- Коэффициент шума

( Когда система состоит из множества отдельных частей (преобразователя, соединительного кабеля, схемы сопряжения и т. д.) и каждая часть имеет свое собственное отношение сигнал/шум, возникает вопрос о способе вычисления общего для системы в целом отношения сигнал/шум. Это можно сделать, если охарактеризовать каждую составную часть системы коэффициентом шума, который называется показателем шума. Он определяется следующим образом:

р отношение сигнал/шум на входе

отношение сигнал/ шум на выходе

i" Поскольку коэффициент шума по аналогии с отно-п(ением сигнал/шум представляет собой отношение мощностей, он в общем случае также-выражается в децибелах (дБ), т.е.

р jQj отношение сигнал/шум на входе

отношение сигнал/ шум на выходе

Конечно, когда отношение сигнал/шум на входе и выходе приводятся в децибелах, коэффициент шума (в децибелах) можно вычислить в виде

и- F = отношение сигнал/шум на входе - отношение

Ь сигнал/шум на выходе.