举例说明信号发生器测试放大器性能参数的连接方法和测试方法

此题为判断题(对，错)。

  实验目的

  研究一种测量光电探测器件噪声，以及分析其频谱的方法。

  实验内容

  (1)测量光电导型探测器的噪声。

  (2)绘出～f曲线，分析频谱。

  实验使用的仪器和器材

  (1)前置放大器  1台

  (2)频谱分析仪  1台

  (3)标准信号发生器 1台

  (4)直流稳压电源  1台

  (5)万用表  1台

  (6)光敏电阻及各种电阻元件等。

  实验基本原理

  大家知道，光电探测器件的最小可检测功率，受噪声限制。因此，了解光电探测器件的噪声及其频谱，对于使用光电探测器件进行弱信号的测量是十分重要的。光电探测器件噪声的测量，是指在无输入信号的情况下对探测器的电输出所进行的一种测量，在测量的过程中，往往需要在探测器与测量仪之间加一放大器，这就不得不考虑光电探测器件的影响。仪器所测量的是放大器的输出噪声，扣除负载电阻和放大器的噪声之后，才是光电探测器件本身的噪声。

  本实验测量光电导型探测器的噪声，下面就以此为例说明其测量的基本原理。光电导探测器可以等效为一个电阻和一个噪声等效电压源串联，或一个电阻与一个噪声等效电流源并联的电路。如下图所示。

  图中，R_d是光电导探测器的等效电阻，E_nd是等效噪声电压源，其等效噪声电流源为

  (7-1)

  若连接有负载电阻R_L，同样可用上图等效，只不过噪声等效电压源为E_nL，即

  =4kTR_L△f (7-2)

  放大器的噪声等效电路，如下图所示。

  在图中，E_n和I_n则分别表示放大器的噪声电压源和噪声电流源。

  测量系统的噪声等效电路，如下图所示。

  在图中，E_s为信号源。由图，可写出下列电路方程式为

  (7-3)

  式中，K是从探测器到放大器输出端的传递函数，也就是系统的增益。当输入信号E_s=0，

  由式(7-3)，可得

  (7-4)

  或

  (7-5)

  用阻值相同的线绕电阻(标准电阻)代替光电导探测器，在放大器的输出端又可得到一个噪声电压U_b，类似于式(7-4)可得

  或

  (7-6)

  比较式(7-6)与式(7-5)，则可得

  =(7-7)

  式中，=4kTR_d△f。

  由式(7-7)可见，只要知道上图所示系统的增益K，并测出、，即可算出探测器的噪声E_nd。

  系统增益K的测量方法如下：

  将信号发生器产生的标准信号U通过衰减器加到校准电阻R_cal上，调节信号发生器的频率与选频放大器的中心频率相同(R_cal与探测器串接，其阻值很小，因此本身的热噪声可以忽略)。然后调节衰减器使放大器的输出为mU_no，此时根据衰减器及标准信号，即可算出降至R_cal上的标准信号U_cal，一般m取为100。

  根据式(7-3)，以U_cal代替式中的E_s，则得

  (7-8)

  再考虑到式(7-4)，则得

  或

  (7-9)

  将式(7-9)代入式(7-7)，则得

  (7-10)

  令，则

  (7-11)

  由式(7-11)可见，只要在放大器无输入信号的情况下测出其输出电压U_no，用线绕电阻代替探测器，测出U_b，便可求得δ，再测出U_cal，由式(7-11)，便可计算出光电探测器件的噪声U_nd。

  实验装置

  测量光电导探测器的噪声谱，所用实验测量装置如下图所示。

  由图可见，当将开关K₁掷“1”时，测光电探测器的噪声；将开关掷“2”时，则测标准电阻R_s噪声。当开关K₂合上时，则送入标准信号。衰减器由图中R₁与R₂组成。

A.连接在一起

B.加以绝缘隔离

C.悬空

D.分别接地