Гид компьютерного мира - Информационный портал

Генератор розового шума для тестирования звуковой аппаратуры.

Белый шум - это звук, который вы слышите, когда телевизор настроен на частоту несуществующей станции. Его спектральная плотность растет с крутизной 3 дБ/октава, поэтому белый шум не годится в качестве источника для тестирования аудиоаппаратуры. Если же объединить источник белого шума и фильтр с крутизной спада 3 дБ/октава, можно получить очень хорошее приближение к «настоящему» розовому шуму, когда мощность в пределах каждой октавы будет одинакова. Например, мощность в полосе частот 40…80 Гц будет равна мощности в полосе частот 10…20 кГц.

В показанной на рис. 1 схеме фильтр сделан на недорогом ОУ типа . Нет никаких оснований использовать дорогие малошумящие усилители в схеме, которая предназначена для того, чтобы шуметь.

Рисунок 1.

Смещенный в обратном направлении базо-эмиттерный переход транзистора BC548 шумит как хороший стабилитрон. При указанных на схеме номиналах, среднее шумовое напряжение в полосе частот равно 30 мВ. «Транзисторные стабилитроны» не слишком надежны, в том смысле, что напряжение пробоя у них может варьировать, в зависимости от экземпляра, от 5 до 10 В, хотя обычно пробивное напряжение транзисторов находится где-то около 9 В. Иногда обнаруживается, что транзистор шумит очень слабо. В таком случае, надо просто взять другой.

Первый каскад ОУ выполняет роль буферного усилителя с очень высоким входным сопротивлением, чтобы не нагружать источник шума. Усиление буферного каскада равно 11 (20.8 дБ). Постоянное напряжение на выходе буферного усилителя должно быть таким же (или отличаться совсем ненамного), как на «транзисторном стабилитроне».

Вывод 8 ОУ подключается к положительному полюсу батареи, вывод 4 - к отрицательному. Не перепутайте, а то погубите усилитель.

Маркированные буквами «NP» конденсаторы - электролитические, неполярные. Можно было бы применить и пленочные, но они дороговаты для проекта, который мы решили сделать дешевым. А конденсаторы нужны именно неполярные, из-за непредсказуемого знака напряжения на C4 и практически полного отсутствия постоянного смещения на C8.

Второй каскад усилителя - это как раз фильтр с линейным спадом 3 дБ/октава в полосе частот 20 Гц…20 кГц. Фильтр превращает белый шум в розовый, обеспечивая постоянство энергии в каждой из 10 октав звукового диапазона.

Из за высокого пробивного напряжения «транзисторного стабилитрона», напряжение питания приходится делать достаточно высоким. Мы используем две стандартные батарейки по 9 В, включенные последовательно так, что суммарное напряжение равно 18 В. Светодиодную индикацию мы намеренно исключили из схемы, так как один светодиод потребляет тока больше, чем вся остальная схема.
Выключатель питания должен быть двухполюсным, чтобы отключать обе батареи. Средняя точка батарей является «землей» схемы.

Схему можно собрать на куске макетной платы и поместить в подходящий пластмассовый или металлический корпус. Номиналы компонентов некритичны, поэтому вполне подойдут резисторы и конденсаторы с допуском 5%. Использование металлопленочных 1% резисторов для снижения уровня шума в этой схеме лишено всякого смысла. Транзисторы используйте маломощные, любые, какие есть под рукой. Сдвоенный ОУ (или два одиночных) тоже могут выбираться практически произвольно, лишь бы они подходили по напряжению питания. Но не забывайте, что не у всех микросхем цоколевки совпадают.

Если у вас есть осциллограф, или есть, у кого его взять на время, убедитесь, что шумовой сигнал не обрезается усилителями. На слух это не определить, а отсечка искажает энергетический спектр сигнала, и шум перестает быть розовым. Если отсечка обнаружена, или у вас есть подозрение, что она существует, увеличьте номиналы резисторов R3 или R4 (любого, но не обоих сразу). Увеличение номинала вдвое уменьшает выходное напряжение наполовину.

В принципе, существуют цифровые генераторы «псевдо случайного» шума, но мне они не нравятся, так обладают цикличностью, очень заметной на слух. В нашей же схеме шум на самом деле случайный.


Рисунок 2.

На Рисунке 2 показана передаточная характеристика фильтра с наклоном -3 дБ/октава. Она не вполне совершенна, но идеальных фильтров я никогда и не встречал. А того, что получилось, более чем достаточно для большинства целей. Небольшой спад на низких частотах, обусловленный конденсатором C7 и выходным конденсатором фильтра, реально чуть больше, чем изображено на графике, но ошибка не превышает 1 дБ во всем диапазоне звуковых частот.

Использование генератора шума

Подключите генератор к предусилителю и постепенно увеличивайте громкость до уровня спокойной речи. Это будет примерно 65 дБ. Внимательно слушайте, стараясь обнаружить какие-то особенности звука, как например, низкий шум, или наличие точек, в которых сигнал исчезает, или же что-то, что просто не похоже на чистый шум. Вероятно, вам придется немного попрактиковаться в этом занятии. Если у вас есть графический эквалайзер, вам будет проще понять, как влияют на звук пики и провалы частотной характеристики.

Попробуйте прослушать сигнал генератора в хороших наушниках, а затем через акустическую систему в комнате, и сравнить результаты. Возможно, они удивят вас.

Предназначен для создания помех в акустическом диапазоне в различных помещениях и в линиях связи. Достаточно простым способом создания белого шума является применение «шумящих» радиоэлектронных элементов (электроламп, стабилитронов, транзисторов, различных диодов) с последующим усилением напряжения шума.

Описание работы простого генератора белого шума

В данной схеме источником шума является полупроводниковый элемент, а именно стабилитрон VD1 (КС168А). Этот стабилитрон функционирует в режиме лавинного пробоя при весьма небольшом токе. Сила тока протекающего сквозь данный стабилитрон равна всего-навсего около 100 мкА.

Электронный шум, как ценный сигнал, принимается с катода стабилитрона VD1 и сквозь неполярный конденсатор С1 идет на инвертирующий вход 2 DA1 операционного усилителя (КР140УД1208). С делителя напряжения состоящего из резисторов R2 и R3 напряжение смещения поступает на другой вход 3 DA1 этого же усилителя.

Порядок работы микросхемы DA1 обусловливается сопротивлением резистора R5, а коэффициент усиления сопротивлением резистором R4. Нагрузкой усилителя DA1 является переменный резистор R6. С него выделенный сигнал идет на усилитель мощности DA2, построенный на микросхеме К174ХА10.

Усиленный сигнал с выхода DA2 через полярный конденсатор С4 идет на малогабаритную динамическую головку В1. Степень шума регулируется переменным резистором R6. Стабилитрон VD1 создает шум в большом диапазоне частот от нескольких герц до нескольких десятков мегагерц. Тем не менее, практически он ограничен АЧХ операционного усилителя и динамической головкой воспроизводящей сигнал.

Детали генератора

Стабилитрон VD1 можно применить любой с напряжением стабилизации меньше чем источник питания схемы. Из имеющихся стабилитронов необходимо выбрать тот, который имеет наибольший уровень шума. Усилитель DA1 возможно поменять на микросхему КР1407УД2 или любой другой операционный усилитель с наивысшей частотой коэффициента усиления. Взамен микросхемы на DA2 можно поставить любую другую микросхему УЗЧ.

Eddie Bazil

Микс инженерам, специализирующимся на мейнстримовом поп-направлении, EDM (электронной танцевальной музыке) или хип-хопе, зачастую приходится работать с большим количеством дорожек. Это обычно связано с обширным наложением звуков, сформированных с сильной полосовой фильтрацией, которые играют такую огромную роль в общем «цвете» композиций этих жанров. Но даже работая с рок и инди группами, традиционно состоящими из 4-5 участников, можно столкнуться с проектами, состоящими будто из миллиона многослойных частей, с кучей сдвоенных и дублированных гитарных партий несколькими микрофонами, огромным количеством вокальных аранжировок и т.д. Если вы работаете не на том уровне, на котором можно позволить себе такую роскошь, как помощь в разгребании всего беспорядка и создании микса, то вам предстоит совершить огромную работу и потратить много времени на создание проекта. Иногда это приводит к отказу от проекта. Представьте себе такую сцену...


Артист: “Привет, как жизнь?”

Я: “Ммм, да ничего. Как дела?”

Артист: “Да, нормально... Хм... Помнишь тот EDM-трек, который ты собирался свести для нас?”

Я: “Да”.

Артист: “Я загрузил его на сервер...”

Я: “Сервер? Что-то случилось с твоим Dropbox?”

Артист: “Да, файлы слишком большие”.

Я: “Слишком большие? Мы обсуждали это целый час, помнишь? Все, что включает в себя больше 60 треков, займет у меня как минимум неделю”.

Артист: [молчание]

Я: "Мне нанять киллера?"

Артист: [молчание]

Я: [вздох] "Хорошо... О скольких именно треках идет речь?"

Артист: "Хм…чуть больше 160".

[Короткие телефонные гудки]

Определимся с референсом

Ладно. Никому не хочется идти на крайние меры, особенно работая с многообещающим треком и исполнителем. Так как же разобраться во всем этом, до того как приступить к сведению? Для любого микс инженера главную роль играет то, что я называю «микширование уровней и панорамирования»: этап, во время которого вы устанавливаете исходное усиление для каждого источника звука и совершаете основное разделение через панорамирование. В конечном итоге вы получите довольно грубое статическое равновесие, которое впоследствии можно будет скорректировать с помощью динамической обработки, автоматизации, регуляции выключения звука и других маленьких хитростей.
Обычный подход заключается в выборе одного звука в качестве основного уровня, и балансировании всех остальных треков по отношению к нему. Многие начинают сводить, устанавливая уровень для большого барабана, малого барабана и баса, руководствуясь тем, что эти звуки формируют ритмический стержень композиции (и именно поэтому стоит начать с них), и тем, что эти звуки насыщенны энергией, их громкость выше на измерителе чем у большинства других источников - поэтому установка их на соответствующем уровне громкости снижает риск "перегреть" что-либо на мастер-шине во время развития микса. Другие выбирают акцентирование на ведущем вокале, и строят микс вокруг него. Оба эти подхода прекрасно работают...
Но есть еще один способ, который является быстрым, довольно простым и, что удивительно, довольно надежным: вместо того, чтобы ориентироваться на источник внутри вашего микса, вы используете генератор розового шума для обеспечения вашего контрольного уровня громкости и балансирования каждого трека под него, друг за другом. Это может звучать как сумасшедшая псевдо-научная идея, но это работает - и в этой статье я расскажу вам как, а затем докажу это.

Почему именно «розовый шум»?

Я уже сказал, что вы должны использовать розовый шум в качестве референса, но что делает розовый шум таким особенным? Почему, например, не белый шум? Ведь именно белый шум обладает постоянной энергией, не так ли? Ну, да, это так, белый шум имеет постоянную энергию по всему спектру частот. Но в то время как это может сделать его полезным для измерения звукового оборудования, для микширования это не играет никакой роли. Почему? Частотная характеристика слуховой системы человека не линейная, а логарифмическая. Другими словами, мы воспринимаем увеличение звука как октавы, а не равные приращения частоты; каждая последующая октава охватывает в два раза больше герц чем предыдущая. А это значит, что, когда мы слушаем белый шум, нам кажется, что происходит увеличение уровня громкости на 3 дБ на октаву.
Более «дружелюбное» распределение энергии происходит, когда мы фильтруем белый шум таким образом, что он теряет 3 дБ на октаву (поднимаясь по частотам). Каждая октава содержит такое же количество энергии, как следующая, поэтому звучание более естественно "сбалансировано". Это и есть то, что является розовым шумом.
Белый и розовый не являются единственными типами шума, но в этом контексте не стоит задумываться о шумах других цветов. (Если вы чувствуете необходимость узнать больше информации о типах шумов, то страница Википедии о «Цвета шума» подойдет для этого так же хорошо, как и любой другой источник).

Обзор

Итак, как именно можно заставить этот розовый шум работать в нашу пользу при сведении? Идея заключается в том, чтобы использовать генератор шума (на этом этапе я рекомендую использовать бесплатный) для создания розового шума и калибрования его таким образом, что на стерео шине он будет фиксировать разумный средний уровень громкости для сведения на ваших измерителях. С установленным уровнем шума, вы запускаете «соло» вашего первого источника, таким образом он играет одновременно с розовым шумом, и регулируете баланс его звучания на слух, непосредственно на фоне шума. Вы стремитесь найти тот уровень, на котором источник будет едва слышен сквозь шум, но не полностью заглушен. Затем отключаете этот источник, запускаете следующий источник «соло» и повторяете. Проделайте это с каждым источником. Отключив шум, вы получите свой основной уровень громкости сведения. Однако это был краткий обзор. Теперь я последовательно рассмотрю каждый из шагов, которые вам предстоит совершить.

Генератор шума

Во-первых, вам нужен плагин генератора шума. Бесплатный MDA TestTone подойдет идеально, поскольку он позволяет пропускать входящий звуковой сигнал без оказания на него какого-либо влияния, что это означает, что он сможет находиться в инсерте стерео шины, и вы избежите необходимость создания более сложной маршрутизации или использования генераторов шума на нескольких треках. Кроме того, его можно будет обходить во время всей работы над проектом, и позже использовать для проверки отсутствия ошибок в вашем сведении (если что-то по звучанию будет намного выше уровня шума, значит, вам стоит обратить на это внимание). Весь комплект плагина MDA, включающий в себя некоторые другие полезные бесплатные примочки, доступен для Windows, и OS X, но речь идет только о формате VST (технология виртуальной студии). Это подойдет для большинства DAW (цифровых звуковых рабочих станций) , но пользователям Logic и Pro Tools, например, нужно будет найти родное приложение или подходящий альтернативный генератор шума - с теми же основными принципами, так что вы все равно сможете следовать инструкции.

Работа с уровнем громкости

Я надеюсь, что вы уже знаете, что при сведении необходимо оставить достаточно запаса мощности в мастер-шине (если нужно, то позже можно будет добавить компенсирующее усиление и выполнять любую требуемую обработку громкости, но сейчас мы заинтересованы в сохранении запаса и создании приятного микса с хорошим динамическим диапазоном). Поэтому, прежде чем начать развлекаться с регуляторами громкости, мы должны откалибровать шум, чтобы достигнуть разумного контрольного уровня громкости, необходимого для этого.
Необходимо сосредоточиться на среднем показателе RMS (среднеквадратичное значение), а не на пике. Измерение пиков имеет свои преимущества, но мы не должны беспокоиться о пиковых транзиентах воздействующих на компрессоры и т.д. Некоторые DAW имеют измерители RMS в мастер-шине, некоторые нет, так что вам, возможно, потребуется какой-нибудь измеряющий плагин. Я использую Cubase, который не отображает RMS на основном канале стерео шины, но имеет специальный мастер-канал, на котором отображаются все виды полезной информации. Чтобы не усложнять работу для пользователей других цифровых рабочих станций , в примере я использовал Meterplugs "K-Meter . Каждый канал имеет как измеритель пиков так и RMS, и я могу рекомендовать этот плагин за его простоту и элегантность.

Настройка

Пошаговая инструкция: поместите плагин TestTone в инсерт вашей стерео шины, и К-метр в следующий слот. Передвиньте ползунок плагина TestTone в режим PINK, для получения розового шума, и убедитесь, что Channel установлен в CENTRE (так, что он выводит и в левый, и в правый каналы - он должен быть в этом положении по умолчанию). Не трогайте F1, F2, Sweep и «0 Дб».
Теперь пришло время установить опорный уровень громкости вашего проекта. Используйте ползунок громкости (Level) плагина TestTone (я обнаружил, что там есть ошибка, в результате чего при вводе цифр в текстовом поле ничего не появляется ), чтобы отрегулировать шум до не слишком громкого уровня, с помощью измерителя. В моем примере, я выбрал уровень K-14 на измерительной шкале K-meter. Это ставит ноль на 14dB ниже полной цифровой шкалы - другими словами, есть 14dB выше вашей нулевой «отметки», что гарантирует запас мощности при сведении. Соблюдая данные условия, вам не зачем беспокоиться о том, что делают все эти измерители каналов, или о перегрузе микс-шины при микшировании. Вам нужен розовый шум для заданий разумных показаний измерителя, которые были бы в пределах запаса мощности. Я обнаружил, что установка источника розового шума плагина TestTone на -11дБ дает мне уровень RMS примерно около -9дБ по шкале K-14, с пиками колебаний в районе нулевой отметки.
Наконец, кроме самого шума, будет необходимо быть в состоянии услышать звук из ваших исходных треков, поэтому убедитесь, что параметр «Thru» TestTone установлен на 0 дБ, что является максимальным значением, задаваемым с помощью регулирования ползунка полностью направо. (Если «Thru» отключен, то вы не услышите ни один из источников; если вы меняете «Thru» уровень, то вы должны будете вернуться назад и настроить уровень шума).

Если ваша DAW не имеет K или другого измерителя RMS-типа, вы можете установить плагин на мастер-шину. Изображенный здесь Meterplugs "K-Meter идеально подходит для работы.


Для определения уровня громкости шума и, соответственно, «уровня громкости сведения», вы должны будете использовать усредняющий измеритель. Здесь был выбран K-14 на измерителе основного канала Cubase, с 0 на -14дБ полной шкалы. Вы можете заметить, что если генератор шума установлен на -11дБ, то показания пиков измерителя на или около 0 этой шкалы, в то время как RMS около -9 или -10. Слева, вы можете увидеть стандартный пиковый измеритель, с нулём в 0дБ полной шкалы, мы остались с запасом мощности примерно 11дБ, чтобы спокойно поиграться во время мастеринга.



При солировании каждого трека, вы должны использовать канальный усилитель громкости с регулировкой чувствительности (или плагин усиления громкости, если ваша DAW не имеет первого), а не канальный фэйдер!!! , который понадобится вам в дальнейшем для автоматизации для того, чтобы сбалансировать звук на фоне розового шума .

Сводим!

Я проведу вас через оставшиеся этапы, рассказывая о том, как я использовал розовый шум для сведения R&B композиции под названием "Are You Ready", GAM Productions. В нем довольно скромное количество треков - 28, но даже создание своего уровня громкости сведения заняло у меня меньше времени, чем вы потратили на то, чтобы дочитать статью до этого места.
Так же, как при настройке любого микса, перед редактированием каких-либо трековых уровней, я немного навел порядок. Я сгруппировал и цвето-кодировал все каналы, чтобы сделать навигацию проекта легче. Группирование полезно, если вы работаете с источниками с несколькими микрофонами, ведь во время балансирования сигналов ваших микрофонов, вы сможете солировать группу, а не отдельные треки. Если вы знаете, что большая часть процесса будет происходить слева или права или в центре вашего микса, то вы можете установить основное панорамирование на данном этапе.
Я оставил все канальные фэйдеры на одинаковое усиление, так как это облегчает работу на более поздних стадиях микширования (в частности, автоматизации). Вместо этого, я использовал встроенную в канале функцию входного усиления Cubase, чтобы сбалансировать каждый отдельный канал / звук на фоне шума. Если ваша DAW не предполагает усиление канала, вы можете вставить плагин усиления в первый инсерт (Blue Cat’s Gain Suite является хорошим бесплатным кросс-платформенным плагином), или если вы имеете дело с непрерывным звуком, можно использовать уровень громкости самого клипа в окне аранжировки.
Я также настроил свой проект для "соло эксклюзивной" работы, в результате чего, когда вы солируете один трек, отключаются любые другие соло в вашем проекте. Это не является необходимым, но помогает избежать ошибок. В конце концов, я заинтересован только в смешивании одного канала / группы на фоне шума, мне не нужно слышать какие-либо дополнительные каналы.
Следующим шагом должны быть настройки уровней каналов. Я по очереди взял каждый канал и отрегулировал их коэффициенты усиления, до тех пор, пока я не начал слышать, как источник прорывается сквозь шум. Процесс настолько простой что: если звучит немного громче, чем шум, то снижайте уровень, если вы не можете услышать его вообще, увеличивайте.

Аудио пример, приведенный в этой статье (см. ниже) является быстрым микшированием этого трека, в который вошли 28 дорожек. Уровень громкости микса, который оставил много запаса мощности для дальнейшей обработки и автоматизации, был создан за четыре минуты.

Специальные примечания

Единственная сложность заключается в том, что определенные частоты и типы звука будут прорезать розовый шум немного лучше, чем другие, так что вам придется принять во внимание характеристики каждого звука, при сведении с шумом, это станет инстинктивным после небольшой практики. Хорошим примером проблемного звука является саб-кик . Довольно часто, низкие частоты кажутся перекрытыми шумом и хочется повысить громкость канала. Вы должны бороться с этим искушением: пока удар слышно данный способ будет заботиться об остальном. Такая же проблема возникает с высокочастотными звуками; хай-хэт это отличный пример. Балансируйте, держа это в памяти. Я часто нахожу, что это работает лучше всего, если вы оставите эффекты посыла (такие как реверберация и задержка) приглушенными во время выполнения сведения уровней с розовым шумом и добавите их позже. Если вы сомневаетесь на счет этой техники, попробуйте как с эффектами посыла, так и без них, и посмотрим, что вы будете думать после этого.
Наконец область в которой застревают многие люди, пытающиеся применить эту технику, это вокал . Проблема в том, что вокал довольно динамичен: даже наиболее последовательное исполнение имеет более громкие и тихие звуки внутри слов и фраз. Хитрость заключается в том, чтобы сосредоточить свои уши не на фазе атаки вокала, где легко обнаружить согласные и более ярко выраженные звуки, а убедиться, что вся вокальная линия слышна под шумом.

Следующие шаги

Когда вы все это сделали, отключите генератор розового шума (отключите плагин TestTone) и слушайте баланс. Он не будет совершенным - вы, возможно, захотите, подтянуть пару регуляторов громкости некоторых проблемных звуков, и вы еще совершите всю необходимую обработку, автоматизацию и другие приемы микширования.
Теперь вы можете приступить к веселой части сведения, и, если вы правильно регулировали усиление канала при обработке ваших индивидуальных источников (эквалайзер с функцией постоянной громкости, например Tokyo Dawn Slick EQ и Luftikus lkjb могут оказать большую помощь), то вы должны обнаружить, что вам необходимо совершить даже меньше настроек ваших канальных регуляторов громкости, чем обычно…
Наконец, если вы получите пользу от этого подхода, но в целом тональный баланс, вытекающий сведением в розовом шуме, придется вам не совсем по вкусу, то стоит иметь в виду несколько вещей. Во-первых, вы можете использовать его, чтобы сбалансировать многослойные части, такие, как весь бэк-вокал в пределах одной группы, без применения его на весь микс. А, во-вторых, вы можете подойти к применению этой техники немного более творчески. В частности, вы можете применить эквалайзер к розовому шуму и получить другие параметры для работы. Вы даже можете использовать «match EQ», такой как Voxengo’s Curve EQ (даётся в комплекте с Cubase начиная с 7-й версии, но так же доступен пользователям других DAW на платной основе), чтобы поймать среднюю амплитудно-частотную характеристику трека, который вам нравится, и использовать это, чтобы сформировать свой розовый референсный шум. Но это мы будем рассматривать детально в другой раз...

Оригинал статьи взят из декабрьского номера журнала Sound On Sound .

Aвторы перевода - звукозаписывающая компания Musicheads Rec .

:: Помощь

В самом начале своих занятий радиоэлектроникой, я очень хотел сделать генератор шума. Тогда не было плееров и казалось очень привлекательным самому сделать источник мягкого розового шума или шума прибоя, чтобы вставить в уши наушники, заглушить окружающие звуки, отключиться от мира и спокойно медитировать, например, в общественном транспорте. Но тогда сделать своими руками такое устройство мне так и не удалось. Схемы, которые я находил в литературе, не работали.

Генератор шума состоит из двух частей: источника шума и усилителя. Если мы хотим получить не белый шум, то усилитель должен быть с частотно-зависимой характеристикой. Например, розовый шум получается, если понизить коэффициент усиления усилителя на высоких частотах.

К сожалению в статьях периодически встречаются ошибки, они исправляются, статьи дополняются, развиваются, готовятся новые. Подпишитесь, на новости , чтобы быть в курсе.

Если что-то непонятно, обязательно спросите!
Задать вопрос. Обсуждение статьи. сообщений.

Вопрос автору. Здравствуйте! Правильно ли я понял, что на операционном усилител е, например, на указанном 544 уд1, используются 3 ножки (из 8)- питание(+,-) и выход? Паяли ли схему сами? Если да, то можно ли просто вывести на наушники, без подключения к доп.усилителю? и еще, что скажете насчет вот такой схемы: [ссылка удалена] Благодарю.

Полупроводниковый генератор шума - это диод, который в определенном режиме работы может использоваться как источник шумов в определенном диапазоне частот.

Принцип действия генераторов шума основан на свойствах лавинного пробоя перехода диода. В начальной стадии лавинного пробоя процесс ударной ионизации оказывается неустойчивым: ударная ионизация возникает, срывается, возникает вновь в тех местах перехода, где оказывается в данный момент достаточная напряженность электрического поля. Результатом случайной неравномерности генерации новых носителей заряда при ударной ионизации являются шумы, которые характерны для определенного диапазона токов. При работе таких, например, приборов как стабилитроны, шумы - явление вредное. Именно поэтому диапазон токов, соответствующий шумам, исключают из диапазона рабочих токов стабилитронов.

Таким образом, в качестве генераторов шума можно использовать обратносмещенные диоды в диапазоне обратных токов от минимального (\(I_{проб min}\)) до максимального (\(I_{проб max}\)) пробивного тока, где наблюдается наибольшая интенсивность электрических флуктуаций.

Параметры генераторов шума во многом схожи с параметрами стабилитронов. Наиболее специфичными являются три характеристики, описывающие свойства генерируемого приборами шумового сигнала и его зависимость от колебаний температуры прибора.

Спектральная плотность шума (\(S_ш\)). Из теории сигналов известно, что спектральная плотность является одной из важнейших характеристик любого сигнала. Для измерительных целей чаще всего необходим т.н. “белый шум”, у такого сигнала спектральная плотность при всех частотах постоянна. Полупроводниковые генераторы шума позволяют получить такую характеристику в определенном диапазоне частот. Параметр спектральной плотности шума (\(S_ш\)) полупроводникового прибора выражается как эффективное значение напряжения шума, отнесенное к полосе в 1 Гц, при заданном токе пробоя и в определенном диапазоне частот. В полупроводниковых генераторов шума и наиболее распространенных стабилитронах значения \(S_ш\) лежат в пределах 3...30 .

Граничная частота равномерности спектра (\(f_{гр}\)). В реальных полупроводниковых генераторах шума спектральная плотность генерируемых шумов постоянна только в определенном диапазоне частот. С увеличением частоты ее значение постепенно понижается. Наибольшая частота спектра, при которой отрицательное отклонение спектральной плотности шумов не превышает заданное значение (при заданном токе пробоя), называется граничной частотой равномерности спектра (\(f_{гр}\)). В типовых приборах значение \(f_{гр}\) лежит в пределах 1...4 МГц.

Средний температурный коэффициент спектральной плотности шума (\(\alpha_{S_ш}\)). Обратный ток, предшествующий лавинному пробою, и пробивное напряжение при лавинном пробое увеличиваются с ростом температуры. В результате участок ВАХ, соответствующий наибольшей интенсивности шумов, смещается с изменением температуры в область больших токов и напряжений. Т.е. при стабильном токовом режиме с изменением температуры будет изменяться и спектральная плотность генерируемых шумов. Такое изменение характеризуется специальным коэффициентом, называемым температурным коэффициентом спектральной плотности шума (\(\alpha_{S_ш}\)). Он выражается как отношение относительного изменения спектральной плотности шума в заданном диапазоне рабочих температур к абсолютному изменению температуры окружающей среды при постоянном токе. Знак и значение температурного коэффициента спектральной плотности шума могут быть различными при разных токах.

Лучшие статьи по теме