Шумы резисторов

Шумы резисторов подразделяются на тепловые и фликкер-шумы (1/f-шумы). Тепловые шумы - это флуктуационное напряжение на зажи­мах любого проводника, возникающее из-за хаотического теплового движения электронов. Тепловые шумы комплексного сопротивления Z = R+jX в узкой полосе частот D f, в пределах которой сопротивление R постоянно, определяется формулой Найквиста.

где k = 1,38*10²³ Дж/К - постоянная Больцмана, Т - абсолютная температура, Е_ШТ - среднеквадратичное значение шумовой ЭДС. Спект­ральная плотность тепловых шумов G_ШТ = (Е_ШТ)²/D f не зависит от час­тоты вплоть до очень высоких (инфракрасных) частот, поэтому этот вид шумов относят к белый шумам.

Непроволочные резисторы (например, типа ВС, МЛТ, УЛМ и др.) кроме тепловых обладают еще и фликкер - шумами, интенсивность кото­рых растет с ростом тока, протекающего через резистор:

где I – ток через сопротивление R, m ≈ l в интервале от долей Гц до нескольких МГц, k ≈ 2 для линейных непроволочных резисторов (обычно применяемых в радиосхемах), n несколько больше двух, А - коэффици­ент пропорциональности, определяется экспериментально и зависит от материала, технологии изготовления и мощности резистора. В облас­ти низких частот при токе, соответствующем допустимой рассеиваемой на резисторе мощности, фликкер - шумы могут превышать напряжение тепловых шумов на 2...3 порядка. Эквивалентная шумовая схема неп­роволочного резистора приведена на рис.2.12, где Е²_шR=Е²_ШГ +Е²_шф, поскольку тепловые и фликкер - шумы не коррелированы.

В переменных резисторах кроме тепловых и фликкер - шумов возникают дополнительные шумы за счет несо­вершенства подвижного контакта. Эти шумы проявляются не только при движении (вращении) ползнака, но и при фиксированном его положении. Причем шумы контакта значительно превосходят шумы резистивного слоя как проволочных, так и непроволочных переменных резисторов.

Таким образом, при проектировании малошумящей низкочастотной аппаратуры необходимо во входных цепях использовать по возможности низкоомные постоянные проволочные резисторы, которые обладают только тепловыми шумами.