Девой рукой надо касаться шасси (устраняется емкостный фон питания), а тогда правая рука действует как "антенна с переменной связью -

ходимым инструментом для выявления и установления вида помех является чувствительный осциллограф.

Емкостная наводка с проводов питания обычно вызывает появление фона. Ее легко идентифицировать на осциллографе по ее периоду в 20 мс.

Емкостная связь способствует также проникновению помех от близко расположенных передатчиков сети радиовещания. Эти помехи иногда трудно отличить от автоколебаний операционной схемы. Здесь могут помочь два признака: а) если поднести к схеме руку, то изменяется амплитуда и не меняется частота колебаний; б) на шкале 5 мс/см можно наблюдать амплитудную модуляцию.

В обоих случаях можно легко избавиться от этих помех. Заключите операционную схему в защитный кожух (например, из тонкого алюминия), используйте экранированные сигнальные выводы и электростатически экранированные трансформаторы, а в чрезвычайных случаях используйте батарейное питание. И конечно же, любой электростатический экран нужно заземлять.

Индуктивная связь. Паразитный магнитный поток от трансформатора питания является наиболее распространенным источником помех. Устранить его обычно бывает значительно труднее и дороже. Для этого существуют следующие возможности:

а) уменьшение площади контуров за счет изменения топологии печатной схемы, за счет перемещения элементов управления с панели на пульт и путем скручивания длинных проводов;

б) удаление, поворот или электромагнитное экранирование трансформатора. -

Искрение контактов переключателя сопровождается электромагнитным излучением с частотами порядка 100 МГц, которые проникают почти всюду. Частично может помочь уменьшение размеров и увеличение поперечных сечений заземляющих проводников. На крайний случай остается удалить искрящий контакт или перенести прибор в другое место. Радарные импульсы действуют аналогичным образом, за исключением того, что они появляются регулярным образом.

Пульсации, шумы и флуктуации напряжений питания влияют на выходной сигнал через выводы операционного усилителя для подачи питания, через цепи настройки нуля и непосредственно, если напряжение питания одновременно служит также опорным напряжением. Пульсации имеют вид фона частотой 100 Гц. Влияние флуктуации питания можно проверить, изменив напряжения питания. Хороший источник питания имеет как

фон, так и шумы не более 1 мВ (пик.), а флуктуации его напряжения не превышают 10 мВ. В прецизионных схемах включается дополнительный /?С-фильтр из резистора 100 Ом и конденсатора 100 мкФ (рис. 5.5, а и 5.7, а, б) или переходят на батарейное питание. (Будьте внимательны: напряжение полуразряженных батарей может иногда прыгать.)

Механические вибрации проявляют себя различным образом [10]: через микрофонный эффект (емкостная связь цри движении в магнитном поле Земли), в виде пропадания контакта в слабом соединении, через пьезоэлектрический (генерация зарядов сгибанием коаксиального кабеля) и трибоэлектрический (генерация зарядов при трении кабелей) эффекты. Способы бдрьбы следующие: удаление источника вибраций (мотор, вентилятор, насос), использование малошумящих кабелей (графитовое покрытие диэлектрика под оплеткой) и создание жесткой конструкции с высокой частотой собственных колебаний.

Изменяющиеся во времени токи утечки возникают на жирных, грязных или влажных поверхностях; подавить их можно путем соответствующего охранного экранирования (разд. 11.3.3).

Изменяющиеся во времени термо-э. д. с. являются устойчивыми источниками шумов в схемах с низким уровнем напряжения сигнала (разд. 11.3.1).

Ионизирующее излучение [наиболее часто это космические альфа-частицы (быстрые ядра гелия)] оказывает возмущающее воздействие на электрометрические схемы [9]. Прохождение частицы отмечается следом ионизированного воздуха. Пространственный заряд, возникающий на ее пути, может достичь входа усилителя и вызвать короткий импульс (всплекс) на выходе. Существуют два способа борьбы с указанным эффектом: а) при измерении сигнала от источников, находящихся в вакууме, поместите в вакуум и усилитель; б) в других, не столь экзотических случаях используйте электростатическую защиту (охранное экранирование) в виде изготовленной из латунной или алюминиевой фольги трубки, плотно охватывающей корпус электрометрического резистора и входной вывод операционного усилителя. Эта трубка будет поглощать приходящий пространственный заряд и уменьшать объем ионизированного воздуха, влияющего на работу прибора, до своего внутреннего объема. Недостатком этого мегода является увеличение емкостного шунта резистора.

Фотоэлектрические токи возникают в операционном усилителе (прозрачные стеклянные изоляторы вокруг выводов или керамические корпуса) и в источнике сигнала. Они изменяются при изменении уровня освещенности. Бороться с фотоэлектрическими токами можно чри помощи световых экранов.

Выводы

1. у /?С-фильтра нижних частот полоса пропускания сигнала равна А/с = 1/2яС/?, а полоса пропускания шумов составляет А/ш=1/4С/?.

У однополюсного НЧ-фильтра с верхней частотой fn полоса пропускания сигнала А/с = /в, а полоса пропускания шумов связана с верхней частотой как Aifm= (я/2)/в.

2. Отношение полосы пропускания шума к полосе пропускания сигнала у НЧ-фильтра при увеличении порядка фильт1ра приближается к 1.

3. Полоса пропускания сигнала простого полосового фильтра с нижней fu и верхней /в частотами равна Л/с=/в-fa! полоса пропускания шумов -этого фильтра А/ш= (я/2) (Д-/н).

4. Простой полосовой фильтр (fn, /в) пропускает в Уя/2= 1,253 раза больше белого шума, чем идеальный полосовой фильтр {fn, /в). Шумы вида 1 оба фильтра передают одинаково.

5. Резисторная балансировка операционной схемы увеличивает ее шумы.

6. Отношение сигнал/шум на входе или выходе -важный показатель шумовых характеристик. Шум-фактор не годится в качестве критерия оптимизации шумовых характеристик операционной схемы.

7. Для получения оптимальных шумовых характеристик последовательной операционной схемы внутреннее сопротивление подключенного к ней источника напряжения сигнала должно быть равно нулю.

8. Практически для любого источника напряжения сигнала с внутренним сопротивлением Rr свыше нескольких килоом можно выбрать операционный усилитель, шумы которого будут пренебрежимо малы в сравнении с тепловыми шумами, генерируемыми этим сопротивлением Rr.

9. Ток широкополосных шумов операционного усилителя с ПТ-входом неизмеримо мал.

10. Для получения оптимальных шумовых характеристик параллельной операционной схемы, подключенной к токовому источнику сигнала, внутреннее сопротивление этого источника должно быть бесконечно велико.

11. Чтобы улучшить отношение сигнал/шум цреобразователя ток - напряжение, выполненного на операционном усилителе с одним резистором в цепи обратной связи, необходимо выбирать сопротивление этого резистора возможно большей величины.

12. Емкость суммирующей точки инвертора напряжения увеличивает напряжение шумов операционного усилителя и вызы-

-нАЫ-резппянрнпр уги.гтрттие шумов.