Cтраница 2
Очевидно, что физическая природа теплового и дробового шума различна, но структура шумовых сигналов обоих типов похожа: оба сигнала можно представить как последовательность случайных импульсов, похожих по форме и случайно распределенных во времени. Пример такой последовательности импульсов, спадающих по экспоненте, представлен на рис. 1.2. В контексте данной книги термин случайные означает, что дискретные события, создающие импульсы, независимы и статистический закон, описывающий распределение этих событий во времени, - это функция плотности вероятности Пуассона. [16]
В соответствии с назначением II части книги данная глава посвящена только вопросам измерения импульсных напряжений и в ней также кратко затронут вопрос об амплитудном анализе последовательности передаваемых случайных импульсов. [17]
Тепловой шум в резистивном материале происходит от вызванного нагреванием случайного движения электронов внутри прибора. Шум на клеммах можно представить как последовательность случайных импульсов, в которой каждый отдельный импульс вызван событием, состоящим из начального этапа, соответствующего пробегу электрона между последовательными столкновениями с атомами кристаллической решетки, и последующей релаксации, возвращающей систему в состояние равновесия. Из этого ясно, что каждый электрон в ансамбле производит последовательность случайных импульсов на клеммах во время своего перемещения по материалу и наблюдаемый шумовой сигнал складывается из последовательностей импульсов от всей популяции электронов в приборе. [18]
В отличие от периодической последовательности импульсов шума момент появления импульса случайной последовательности не может быть однозначно определенным. Однако и в этом случае имеется информация о прошлом процесса, которая может быть положена в основу предсказания. Для последовательности случайных импульсов эта информация заключена в распределении интервалов ожидания. [19]
Тепловой шум в резистивном материале происходит от вызванного нагреванием случайного движения электронов внутри прибора. Шум на клеммах можно представить как последовательность случайных импульсов, в которой каждый отдельный импульс вызван событием, состоящим из начального этапа, соответствующего пробегу электрона между последовательными столкновениями с атомами кристаллической решетки, и последующей релаксации, возвращающей систему в состояние равновесия. Из этого ясно, что каждый электрон в ансамбле производит последовательность случайных импульсов на клеммах во время своего перемещения по материалу и наблюдаемый шумовой сигнал складывается из последовательностей импульсов от всей популяции электронов в приборе. [20]
Электроны в резисторе обладают тепловой энергией и передвигаются в материале случайным образом, испытывая в процессе движения соударения с атомами кристалла. Случайные движения вызывают тепловой шум. Каждое событие состоит из начальной стадии, когда происходит отклонение от состояния равновесия, и из релаксации к этому состоянию. Начальная стадия - это пробег электрона между столкновениями, который порождает неравновесное распределение заряда в резистивном материале, а релаксация - это последующее изменение заряда, восстанавливающее состояние равновесия. Явления, происходящие в событии, приводят к возникновению импульса тока или напряжения на клеммах, и суперпозиция всех таких импульсов есть флуктуация теплового шума. В соответствии с этой моделью тепловой шум является еще одним примером последовательности случайных импульсов. [21]