Hałas jest wszędzie wokół nas i chociaż hałas akustyczny jest łatwy do wykrycia przez nasze uszy, hałas elektroniczny jest znacznie trudniejszy do oszacowania, nawet przy użyciu odpowiednich instrumentów. Analizator widma jest najwygodniejszym narzędziem do pomiarów szumów, ale dodaje również własny szum do każdego sygnału, na który patrzysz. [Limpkin] pracował nad pomiarem bardzo małych sygnałów szumu za pomocą analizatora widma i podzielił się swoimi wynikami obszerny wpis na blogu.
Celem, jaki sobie wyznaczył, był pomiar szumu generowanego przez rezystor 50 omów, czyli impedancję najczęściej spotykaną na wejściach i wyjściach systemów RF. Formuła dla Moc szumu Johnsona-Nyquista mówi nam, że oczekiwane napięcie szumu w paśmie o szerokości jednego herca wynosi zaledwie 0,9 nanowolta — jest to wartość niewielka według wszelkich standardów i o rząd wielkości mniejsza niż poziom szumów typowego analizatora widma. [Limpkin] Dlatego opracowano wzmacniacz i bufor sygnału, aby zwiększyć sygnał szumu o współczynnik 100, wykorzystując ultra-niskoszumowe wzmacniacze operacyjne zasilane parą 9-woltowych baterii.
Wystąpił jednak problem z tym obwodem: wszelkie błądzące napięcie stałe obecne na jego wejściu również zostałoby wzmocnione do poziomów, które mogłyby uszkodzić czuły zacisk wejściowy analizatora. Aby temu zapobiec, [Limpkin] postanowił dodać do swojego wzmacniacza obwód clipper. Składa się z dwóch komparatorów, które w sposób ciągły monitorują napięcie wyjściowe wzmacniacza i odłączają je za pomocą krzemowego przełącznika, jeśli przekroczy ono 200 miliwoltów. [Limpkin] zapakował swoje obwody w pięknie obrobioną obudowę i przeprowadził różne testy, aby upewnić się, że Clipper działa niezawodnie nawet przy szybkich stanach przejściowych.
Mając maszynkę na miejscu, można było bezpiecznie przeprowadzić zaplanowane pomiary hałasu. Wynik końcowy? Około 0,89 nV, dokładnie tak, jak przewidywała teoria. Pomiar sygnałów na poziomie nanowoltów zwykle wymaga niezwykle dokładnego sprzętu i wielu sztuczek w celu zminimalizowania szumów. Czasami jednak hałas jest tym, czego potrzebujesz do stworzenia nadajnika radiowego. Dzięki za wskazówkę, [alfonso32]!
