Думаю, эти данные пригодятся тем, кто строит высококачественные усилители.
При создании меры напряжения было необходимо выявить резисторы, обладающие наименьшим уровнем шумов, особенно вида 1/f. Собственные шумы резисторов складываются в основном из двух типов шумов: это тепловой (Джонсоновский) шум, и так называемый токовый шум.
Величина Джонсоновского шума зависит от величины резистора, температуры и полосы частот, в которой производится измерение:
U
ш=√(4kTRΔf)
где U
ш - среднеквадратичное напряжение шумов, В;
k - постоянная Больцмана - 1,38·10
-23 Дж/К;
T - температура резистора в кельвинах;
R - сопротивление резистора в омах;
Δf - полоса частот в герцах, в которой происходит измерение.
Спектр Джонсоновского шума равномерный, т.е. его спектральная плотность не зависит от частоты.
Токовый шум зависит от материала и конструкции резистора и пропорционален величине тока, протекающего через резистор. Обычно он нормируется в мкВ/В, т.е. напряжении шумов в микровольтах при приложении к резистору напряжения в 1 вольт. В проволочных резисторах этот вид шума практически не проявляется. Для непроволочных резисторов он может быть величиной 1-10-100 мкВ/В и, как уже говорилось, зависит от материала и конструкции резисторов. К тому же этот вид шума зависит от частоты - чем ниже частота, тем больше спектральная плотность этого шума.
Были испытаны резисторы разных типов. Испытания проводились следующим образом: четыре резистора одного типа и одинакового номинала включались в мост, на одну из диагоналей которого подавалось постоянное напряжение, а напряжение с другой диагонали подавалось на вход предварительного усилителя выполненного на микросхеме AD620. После усиления шумовой сигнал подавался на линейный вход высококачественной звуковой карты, имеющей динамический диапазон свыше 100 дБ. Измерение спектра шумов производилось в программе
SpectraPLUS. Испытывались следующие типы резисторов:
1. ПТМН-0,5 номиналом 5,1 кОм ±0,5 % - проволочные резисторы;
2. С2-29 номиналом 5,97 кОм ±0,1 % - прецизионные металлодиэлектрические резисторы;
3. MFR12-FTF номиналом 6,2 кОм ±1 % - металлоплёночные резисторы;
4. МЛТ-0,125 номиналом 8,2 кОм 5 % - металлодиэлектрические резисторы;
5. SMD резисторы типоразмера 0805 номиналом 4,7 кОм - толстоплёночные резисторы.
Для сравнения также измерялся спектр шумов при замкнутых накоротко входах предварительного усилителя AD620. Результаты измерений приведены на следующем рисунке:
Зелёный цвет - график шумов микросхемы AD620 с замкнутыми входами.
Розовый цвет - шум резисторов ПТМН.
Красно-коричневый цвет - шум резисторов С2-29.
Бирюзовый цвет - шум резисторов MFR.
Коричневый цвет - шум резисторов МЛТ
Жёлто-оранжевый - шум резисторов SMD типоразмера 0805.
Из графика видно, что шум прецизионных резисторов С2-29 и металлоплёночных резисторов MRF12 практически не отличается от шума проволочных резисторов ПТМН. Шумы металлодиэлектрических резисторов МЛТ существенно выше и наблюдается их рост с уменьшением частоты. Наихудшие результаты показали SMD резисторы.
Выводы: в высококачественных цепях не стоит использовать SMD резисторы и резисторы типа МЛТ. Проволочные резисторы имеют как правило значительную собственную индуктивность, поэтому их применение возможно на постоянном токе и очень низких частотах. Экономически наиболее целесообразно применение металлоплёночных резисторов MFR, которые являются дешёвыми и имеют вполне удовлетворительную для радиолюбительских применений точность.
