Что такое диод генератор шума

Что такое диод генератор шума

Что такое диод генератор шума

Стабилизированный генератор шума

Благодаря простоте схемы и удобству градуировки генераторы шума на прямонакальных диодах получили широкое распространение среди радиолюбителей. При всех их достоинствах существует один недостаток, делающий работу с ними не совсем приятной, а именно – крайнее неудобство установки и поддержания низких уровней шума, соответствующих токам через диод порядка единиц миллиампер. Проблема возникает из-за резкой нелинейности зависимости тока анода диода от напряжения накала, что затрудняет регулировку анодного тока с помощью стабилизатора с низким выходным сопротивлением. Применение для этих целей реостата тоже не очень хорошее решение из-за скачков тока при перестройке и большой нелинейности регулировочной характеристики.

Можно ли создать генератор шума, в котором регулировка выходной мощности осуществляется линейно, в любом диапазоне и поддерживается на заданном уровне при изменении сетевого напряжения? Да, и это не сложно.

Идея состоит в том, что нить накала диода питается от стабилизатора, охваченного обратной связью не по своему выходу, а по току анода, т.е. петля обратной связи замыкается через промежуток катод-анод диода. При этом зависимость тока анода от напряжения накала диода, включенного в цепь обратной связи, линеаризуется пропорционально коэффициенту усиления в петле, который можно сделать очень высоким.

Ниже приведена схема, реализующая этот принцип.

Сам генератор шума выполнен на диоде V1. Показанное на схеме включение диода позволяет избавится от дросселя в анодной цепи, что улучшает частотную характеристику прибора на УКВ, но при этом требует переноса регулирующего элемента к высокопотенциальному концу анодного источника.

Источник питания нити накала собран на диодном мосте VD1 и конденсаторе С4. Напряжение с этого источника подается на нить накала диода через регулирующий транзистор VT1. Оптрон VO1, управляющий транзистором VT1, предназначен для сдвига тока управления “вверх”.

Источник питания анода выполнен на диодном мосте VD2 и конденсаторах С1 и С2. Напряжение, пропорциональное току анода диода, выделяется относительно общего провода на шунте R11. На операционном усилителе DA1 выполнена схема, вырабатывающая напряжение, пропорциональное разности сигналов с шунта R11 и задатчика тока анода — резистора R10. Выходное напряжение ошибки через транзистор VT2 управляет током оптрона VO1,и,следовательно, напряжением на нити накала диода. При этом напряжение на шунте R11 стремится стать равным напряжению на движке резистора R10. В такой схеме значение тока анода определяется только напряжением на движке задатчика R10 и не зависит от прогрева диода, нестабильности питающей сети и прочих дестабилизирующих фактов.

Номиналы резисторов на приведенной схеме соответствуют диапазону регулировки тока анода от 0 до 10 мА. При необходимости диапазон можно сделать любым, либо переключать его в необходимых пределах. Для этого необходимо всего-навсего изменить сопротивление шунта R11 таким образом, чтобы при максимальном требуемом токе анода падение напряжения на нем соответствовало максимальному напряжению задатчика (т.е. 1 В). Например, для получения диапазона 0-5 мА сопротивление шунта R11 должно быть 200 Ом. При больших значениях сопротивления шунта во время настройки необходимо учитывать влияние тока через головку IP1 (100 мкА), измеряющую уровень шума на выходе.

Следует учесть, что из-за наличия инерционного элемента в цепи обратной связи (нить накала) в схеме возможны автоколебания. На стабильности выходного тока это абсолютно не сказывается, однако если автоколебания присутствуют (что можно увидеть осциллографом на выходе DA1),можно при желании попытаться их ликвидировать, уменьшая усиление в петле ОС (уменьшить номинал резистора R6).

Напряжения питания операционного усилителя (любой тип современного ОУ с соответствующими цепями коррекции) должно быть стабилизировано, т.к. с него формируется опорное напряжение задатчика.

При необходимости можно проградуировать ручку задатчика линейно прямо в единицах тока и отказаться от измерительного прибора.

В цепь накала рекомендуется включить полисвич на 1-1,5 А для защиты нити накала при настройке схемы или при выходе из строя компонент схемы.

Шумовые диоды

При исследовании помехоустойчивости электронных систем, измерении характеристик усилителей и иных приборов нередко возникает задача генерации шума с заранее известными свойствами. Теоретически, такие измерения можно проводить с любым источником сигнала — шумит в этом мире всё. Но на практике в подавляющем большинстве случаев применяются специальные генераторы шума.

Работа любого генератора шума основана на пропорциональной зависимости мощности шумов от величины постоянного тока, протекающего по какому-либо шумовому элементу (источнику шумов). В качестве такого элемента, в принципе, можно взять обычное сопротивление. Однако флуктуация тока, протекающего через сопротивление, по своей амплитуде незначительна, поэтому такой вариант для практических целей непригоден. Обычно в качестве шумовых элементов используют различные полупроводниковые диоды, газоразрядные приборы, ламповые шумовые диоды и т. д.

Именно о вакуумных шумовых диодах я и хочу здесь рассказать.

Правильно используемый шумовой диод является лучшим генератором шума на частотах, где еще не сказываются высокочастотные погрешности, вплоть до 300-400 мегагерц. НЧ граница для шумового диода определяется фликкер-эффектом в нем и находится в районе 1000 герц для диода с торированным вольфрамовым катодом и еще ниже для диода с чисто вольфрамовым катодом.

Для получения напряжения помех в шумовых диодах используется явление дробового эффекта — неравномерного во времени вылета электронов с поверхности накаленного катода. Энергия шума дробового эффекта равномерно распределена по частотному спектру, мощность шума пропорциональна полосе частот, в которой этот шум измеряется. Если диод работает в режиме насыщения, его располагаемая шумовая мощность известна и регулируема. Она ограничена допустимой мощностью рассеяния (попытки увеличить последнюю снижают верхний предел частоты).

Конструктивно шумовой диод мало отличается от обыкновенного диода. Однако получение максимального напряжения флюктуации в обыкновенном диоде затруднено наличием так называемого пространственного заряда, который образуется вблизи катода из облака электронов при избыточной эмиссии с катода. Облако электронов стабилизирует ток анода и тем самым уменьшает ток флюктуации.

Пространственный заряд уничтожается при переходе к режиму насыщения. Для этого анодное напряжение поддерживается достаточно высоким, а эмиссия с катода уменьшается путем понижения температуры катода. Все излученные электроны достигают анода, ток диода становится стабильным и между напряжением дробового эффекта и полным током диода устанавливается устойчивое соотношение.

Режим насыщения характеризуется постоянством тока анода при изменении анодного напряжения в определенных пределах. Начиная с некоего значения анодного напряжения (обычно это около 100 В) линия графика анодного тока идет почти параллельно линии координат анодного напряжения. Следовательно, при проектировании схемы шумового генератора анодное напряжение следует выбрать с запасом порядка 25 В для исключения возможности выхода диода из режима насыщения в случае понижения питающего напряжения (например, при колебаниях сетевого напряжения). На рисунке представлено семейство анодных характеристик при трех различных напряжениях накала:

Анодные характеристики

Анодно-накальная характеристика

Регулировка анодного тока производится изменением напряжения (либо тока) накала диода, так как с изменением тока накала изменяется температура катода, а значит, и число «выброшенных» катодом электронов. Изменение тока эмиссии с изменением напряжения накала должно происходить практически мгновенно, в противном случае возможно появление ошибок при измерении. Этим требованиям наилучшим образом соответствуют прямонакальные катоды из чистого или торированного вольфрама. У последних режим насыщения достигается уже при относительно низком анодном напряжении порядка 100-150 В.

Дробовый шум имеет равномерный спектр до чрезвычайно высоких частот. Однако из-за наличия шунтирующей емкости, составленной межэлектродной емкостью анод-катод, а также емкостью между выводами, в реальном шумовом диоде граница генерируемого спектра лежит обычно в пределах 300-400 МГц. В шумовых генераторах для компенсации влияния шунтирующих емкостей часто параллельно выходу включают индуктивность, образующую совместно с шунтирующими емкостями параллельный колебательный контур, настроенный на рабочую частоту. При конструировании самих шумовых диодов стараются уменьшить межэлектродные емкости, выводы электродов делают минимально короткими и разносят их возможно дальше друг от друга. Подобные меры позволяют снизить значение шунтирующей емкости до нескольких десятых долей пикофарады.

Единственным значимым недостатком вакуумных шумовых диодов является малый уровень спектральной плотности шумов, который заметно ниже, чем у практически всех остальных вакуумных и газоразрядных источников шума.

Генератор шума. Схема. Своими руками. Самодельный. Источник шумовых сигналов. Белый, розовый. Генерировать.

Схема генератора шума. Описание. Принцип действия. (10+)

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.

Сейчас, получив образование в области схемотехники, я понимаю причину и хочу поделиться этим пониманием с Вами.

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.

Вашему вниманию подборка материалов:

Практика проектирования электронных схем Искусство разработки устройств. Элементная база. Типовые схемы. Примеры готовых устройств. Подробные описания. Онлайн расчет. Возможность задать вопрос авторам

Источник шума

В качестве источника шума можно использовать специальную радиодеталь. Но она на поверку представляют собой диод, включенный в обратной полярности с относительно большим обратным током. Это — обычный стабилитрон, только с нормированной характеристикой спектра шума. Так как мне не нужно особенно точно выдерживать спектральный состав шумового сигнала, то я использую обычный стабилитрон, но в нестандартном режиме. У стабилитрона есть минимальный ток стабилизации. Если ток через стабилитрон выше, чем это значение, то стабилитрон начинает стабилизировать напряжение. В этом режиме его шумы относительно невелики. Но если ток через стабилитрон равен около 2% от тока стабилизации, то стабилитрон превращается в отличный источник шумового сигнала.

Усилитель шумового сигнала

Не смотря на то, что стабилитрон в описанном режиме шумит намного сильнее, чем в штатном, все же сигнал слаб. А самое главное, его невозможно подать на низкоомную нагрузку. Как правило выходное сопротивление стабилитрона в шумовом режиме выше 30 кОм. Так что сигнал надо усилить, а заодно отфильтровать.

Лучше всего это сделать с помощью операционного усилителя.

Схема генератора шума

Схема питается от стабилизированного источника питания 15 В.

Микросхема D1 — операционный усилитель с высоким входным сопротивлением, например 544 УД1.

Резисторы R1, R2 — по 150 кОм

Резисторы VD1 — стабилитрон 3.7 В, 0.5 Вт.

Конденсатор С1 — 1000 мкФ. 15 В. Если мы хотим ограничить частоту шума снизу, то емкость этого конденсатора можно уменьшить. Уменьшать можно вплоть до 1 мкФ и меньше, чтобы получить только высокочастотный шум.

Резистор R3 — 1 кОм. Резистор R4 — 1 МОм. Эти резисторы задают коэффициент усиления схемы в рабочем диапазоне частот. При указанных номиналах получится около 1000. Разные стабилитроны шумят с разной интенсивностью. Подбором резистора R4 можно получить нужный уровень выходного сигнала для выбранного стабилитрона.

Резистор R5 — 10 кОм. Резистор С2 — 0.1 мкФ. Эта цепочка исключает возможность самовозбуждения усилителя. Если усилитель возбуждается, нужно увеличивать емкость конденсатора, уменьшаем споротивление резистора. Сопротивление резистора можно уменьшать до нуля. Также эта цепочка задает ослабление спектрального состава шума на высоких частотах. Чтобы получить более розовый (низкочастотный) шум, нужно снижать сопротивление R5 и увеличивать C2, для более фиолетового (высокочастотного) — наоборот.

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

Добрый день, скажите, пожалуйста, можно ли использовать данный генератор в качестве генератора виброакустического шума? Т.е. можно ли к выходу усилителя подключить пьезоэлектрические вибродатчики? Достаточно ли будет мощности? Читать ответ.

Вопрос автору. Здравствуйте! Правильно ли я понял, что на операционном усилителе, 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. Читать ответ.

Практика проектирования электронных схем. Самоучитель электроники.
Искусство разработки устройств. Элементная база радиоэлектроники. Типовые схемы.

Преобразователь однофазного напряжения в трехфазное. Принцип действия.
Принцип действия, сборка и наладка преобразователя однофазного напряжения в трех.

Составной транзистор. Схемы Дарлингтона, Шиклаи. Расчет, применение.
Составной транзистор — схемы, применение, расчет параметров. Схемы Дарлингтона, .

Повышающие переменное, постоянное напряжение бестрансформаторные преоб.
Повышение напряжения без трансформатора. Умножители. Рассчитать онлайн. Преобраз.

Понижающий импульсный источник питания. Применение трансформатора тока.
Как проектировать понижающий импульсный преобразователь напряжения. Шаг 3. Как п.

Высокоэффективный генератор шума на базе стабилизатора напряжения

Генераторы шума используются не только как средства измерения для генерации сложных некоррелированных сигналов, но и как формирователи случайных процессов, например для генерации последовательности случайных чисел. Так, автор статьи использовал эти устройства в качестве узлов электронных музыкальных инструментов и генерации последовательностей случайных чисел для различных автоматов компании TCSJOHNHUXLEY [1, 2].

Как правило, если не брать во внимание программные методы синтеза шумовых сигналов, генераторы шума основаны на трех типах первичных источников шумового сигнала. Это обратносмещенные p-n-переходы биполярных транзисторов, стабилитроны или специальные шумовые диоды. Недостатком всех этих «традиционных» источников шума является низкий уровень шумового сигнала, а специальные шумовые диоды, несмотря на их неоспоримые достоинства по сравнению с остальными традиционными источниками шума, еще и весьма дороги. Для примера широко применяемый шумовой диод 2Г401В [3] имеет при нормальных климатических условиях гарантированную спектральную плотность напряжения 30 мкВ/√Гц. И это один из самых эффективных генераторов шума. В отличие от специально разработанных шумовых диодов уровень шума конкретного стабилитрона мало предсказуем и может быть определен только опытным путем [4].

Еще одним недорогим генератором шума, как это ни странно, являются компенсационные стабилизаторы напряжения. Причем в отличие от обратносмещенных p-n-переходов биполярных транзисторов и стабилитронов многие ИМС таких стабилизаторов и источников опорного напряжения нормируются как по спектральной плотности напряжения в полосе частот, так и по среднеквадратичному напряжению шума или размаху амплитуды напряжения шумов. Например, для ИМС LM2931-5.0 типовое среднеквадратичное напряжение шумов в диапазоне частот от 10 Гц до 100 кГц равно 500 мкВ (выходной конденсатор СOUT = 100 мкФ) [5].

Пример такого варианта исполнения генератора шума с использованием LM2931-5.0 как стабилизатора и источника шумового сигнала приведен в [6]. Однако и такие генераторы шума, хоть и выигрывают в стабильности и качестве генерации шума (в низкочастотном диапазоне он может быть приравнен к белому шуму), нуждаются в дополнительном усилителе, что приводит к удорожанию схемы в целом.

В ходе опытно-конструкторских работ автор статьи случайно обнаружил не описанный ранее феномен в поведении компенсационных генераторов, который позволяет получить значительно более высокий уровень среднеквадратичного напряжения шума. Этот эффект не был известен разработчикам компаний ON Semiconductor и Texas Instruments. (Это подтвердил автору статьи инженер компании по применению стабилизаторов напряжения Гонг Ксан (Gong Xun)). Соответственно, он не был учтен в руководящих материалах, и его не показывают программы компьютерного моделирования, например, такая мощная программа, как Multisim компании National Instruments.

Эффект характерен для любых ИМС компенсационных стабилизаторов напряжения и даже ИМС опорного напряжения, таких как ADR425ARZ.

Автор статьи проверял этот феномен на следующих ИМС: LM2931-5.0, L78L15ABU, SPX1117M3-L и т. д. Наилучший результат был получен на образцах ИМС LM2931-5.0, самый низкий уровень шумов дали образцы ADR425ARZ.

На рис. 1 представлена простая схема такого необычного генератора. Генератор в диапазоне не менее чем до 100 кГц производит шумовой сигнал со среднеквадратичным напряжением в сотни милливольт и не нуждается в дополнительных усилителях для большинства применений. ИМС стабилизатора напряжения обеспечивает одновременно генерацию шумов и питание всей схемы устройства (например, дополнительных фильтров, цепей управления, исполнительных цепей и т. п.). В отличие от схемы, представленной в [6], предлагаемая схема не требует подборки выходного конденсатора и не изменяет стандартную схему включения стабилизатора по выходу.

Рис. 1. Схема простого генератора шума

В противоположность схеме [6] источник шума — это не выходная, а входная цепь стабилизатора напряжения DA1. Сопротивление R2 использовано как нагрузка для выделения шумового сигнала. При указанном номинале R2 среднеквадратичное напряжение шума на выходе схемы составляет около 800 мВ.

Номинал сопротивления R2 рассчитывается как:

где VIN — минимальное напряжение питания схемы (+12 В для примера на рис. 1); VS — максимальное выходное напряжение стабилизатора DA1 (VS = 5,19 В здесь и далее, согласно [5]); VDV — минимально допустимое падение напряжения на DA1 (VDV = 0,2 В); IOUT — максимальный ток нагрузки по шине +5 В (допустим, что от ИМС питается внешний фильтр с током потребления 2,5 мА); Iq — собственный максимальный ток потребления DA1 (Iq = 1 мА); VPN — ожидаемая максимальная амплитуда шумового сигнала (положим, VPN = 0,6 В).

Таким образом, в рассматриваемом варианте в качестве резистора для выделения шума можно использовать резистор номиналом 1,5 кОм. Для получения максимально широкого спектра шума величина емкости С1 должна быть минимально допустимой для используемого типа ИМС стабилизатора.

Еще одной особенностью схемы является цепь запуска DA1. Она необходима только лишь для ИМС типа LM2931-5.0. Дело в том, что согласно спецификации LM2931-5.0 при включении она в течение времени не менее 40 мс нуждается в начальном токе не менее чем 26 мА. В противном случае эта ИМС не будет функционировать должным образом. Начальный ток для инициации LM2931-5.0 обеспечивается каскадом на транзисторе VT1. Цепь запуска не требуется при использовании других типов стабилизаторов напряжения, например серии L78Lxx, SPX1117 и т. д. Но они, как показали исследования, генерируют меньшие уровни шумового напряжения.

В схему, представленную на рис. 1, можно включить дополнительный фильтр, который может быть запитан непосредственно от ИМС DA1. Если стабилизатор не имеет нагрузки, то в этом случае желательно нагрузить его на некоторое сопротивление, которое обеспечит при выключении разряд выходной емкости С3 и тем самым защитит стабилизатор от переполюсовки. Достаточным будет резистор номиналом 3,3 кОм. Фотография экрана осциллографа, показывающая характер шумов предлагаемой схемы, приведена на рис. 2.

Рис. 2. Характер шума ИМС LM2931-5.0 (Vp-p = 0,6 В, R2 = 1,2 кОм)

В качестве добавочного фильтра рекомендуется использовать фильтр на базе специализированной ИМС LTC1563-2CGN [7] производства Linear Technology Corp. Автор статьи неоднократно использовал эту микросхему, и ее работа не вызывала никаких нареканий. ИМС LTC1563-2CGN позволяет достаточно просто конфигурировать на ней фильтры высоких порядков без помощи внешних частотозадающих конденсаторов и с малым током потребления. Бесплатная программа для расчета фильтров выложена на сайте компании. Можно воспользоваться и другими техническими решениями, например программой Analog Filter Wizard от Analog Devices, Inc. [8].

В заключение предлагаем посмотреть на некоторые результаты исследований поведения ИМС стабилизаторов различных видов. Исследования проводились в одинаковых режимах:

• разность напряжений на входе и выходе ИМС — 2,8 В;
• ток нагрузки — 1,6 мА (или холостой ход);
• сопротивление нагрузки для выделения шума — 1,5 кОм (620 Ом).

Испытывались экземпляры ИМС типа SPX1117M3-L (в режиме выходного напряжения 5 В), L78L15ABU и LM2931-5.0.

В результате исследований установлено, что образцы ИМС SPX1117M3-L дают напряжение шумов на уровне Vp-p = 0,2 В; L78L15ABU — Vp-p = 0,1 В; LM2931-5.0 — Vp-p = 0,8 В. При этом LM2931-5.0 давали наибольшую полосу спектра частот — не менее чем 100 кГц. Наименьшую полосу дали стабилизаторы L78L15ABU. Есть предположение, что наибольший уровень шума дают стабилизаторы с малым допустимым падением напряжения типа LDO (low-dropout regulator) и сверхмалым допустимым падением напряжения Very LDO.

Сопротивление нагрузки для выделения шумового сигнала на его уровень влияет мало. Различие между уровнем шумового сигнала при изменении сопротивления с 1,5 кОм на 620 Ом было незначительным.

Наибольшее влияние оказывает разность между входным и выходным напряжением. Итак, можно утверждать:

1. Обнаруженный эффект присущ всем компенсационным стабилизаторам напряжения, он устойчив, и его можно использовать на практике.
2. Источником шума является внутренний источник опорного напряжения ИМС компенсационных стабилизаторов напряжения.
3. Ток нагрузки стабилизатора не оказывает значительного влияния на уровень шумов, если разность между выходным и входным напряжениями постоянна.
4. Нагрузочное сопротивление для выделения шумового сигнала оказывает незначительное влияние на уровень шумов. Увеличение этого сопротивления приводит к незначительному увеличению уровня шума. Эмпирически установлено, что это увеличение составляет не более чем кубический корень из отношения номиналов резисторов.
5. Наибольший рост уровня шумов дает увеличение разности между входным и выходным напряжением на выводах ИМС стабилизатора.

Что такое диод генератор шума

«»ШПИОНСКИЕ ШТУЧКИ» И УСТРОЙСТВА ДЛЯ ЗАЩИТЫ ОБЪЕКТОВ И ИНФОРМАЦИИ»

До недавнего времени область техники, которой посвящена эта книга, была под строгим государственным контролем, и информация о достижениях науки в этой области была доступна только узкому кругу специалистов

Вместе с развитием рыночных отношении и снятием «железного занавеса» возникла возможность вынесения темы «секретных» устройств и технологий на широкое обсуждение. Условия успешного развития бизнеса сегодня неразрывно связаны с использованием информационных ресурсов, поэтому и круг читателей, интересующихся этой темой, постоянно растет.

Среди книг, опубликованных на настоящий момент в России и странах Содружества, данная книга выделяется доступностью изложения материала без ущерба для его качества, широтой охвата темы, хорошим стилем изложения, достаточным количеством иллюстративного материала.

На наш взгляд, эта книга будет очень полезна прежде всего сотрудникам служб безопасности государственных и частных предприятий, уделяющих большое значение вопросу защиты коммерческой информации, а также подготовленным радиолюбителям, желающим применить свои знания в этой области.

Генеральный директор Ассоциации Защиты Информации «Конфидент»

Кузнецов П.А.

С тех мор как люди научились говорить и записывать речь, они получают и хранят, похищают и защищают информацию.

«Слово не воробей: вылетит не поймаешь», «слово серебро, а молчание золото» — эти пословицы являются первыми руководствами по сохранению информации. А первым известным промышленным шпионом можно считать Прометея, осуществившего несанкционированную другими богами передачу людям чрезвычайно ценной технологии получения и использования огня.

Правители стремились узнать как можно больше о соседних царях и царствах, банкиры и ростовщики о конкурентах и клиентах, мужья о женах, жены о мужьях, те и другие о соседях список, конечно, далеко не полный. И конечно с давних пор развивались технологии получения и защиты информации. Первые известные случаи шифровки и дешифровки сообщений относятся ко времени древних египетских царств. Значительное развитие это ремесло получило в древнем Китае. В 400 г. до н. э. Сунь Цзы писал: «То, что называют предвидением, не может быть получено ни от духов, ни от богов… ни посредством расчетов. Оно должно быть добыто от людей, знакомых с положением противника».

С появлением почты перехватывались и подменялись письма, посылались ложные сообщения. С развитием математики все большее развитие получали системы шифровки и дешифровки сообщений.

Шло время, появились первые телефон, телеграф, фотокамера, радио. Объем и ценность передаваемой информации заставили рыцарей плаща и кинжала освоить и эти области. «Кто владеет информацией, тот владеет миром» — писал Черчилль, и он был далеко не первым, кто понимал ценность информации. В отрасли, связанные с получением и защитой информации, всегда вкладывались большие деньги. В нашей стране в послеоктябрьский период была создана стройная система добывания и защиты информации. Строгая регламентация касалась всех сторон циркулирования информации — и организационных, и технических. Государственную и военную тайну охраняли десятки тысяч отлично подготовленных профессионалов, а о такой эффективности работы внешней разведки могли на Западе только мечтать. Высшее руководство разведывательными службами осуществлялось Политбюро, а годовой разведплан утверждался лично Генеральным секретарем.

В США на техническое переоснащение американской разведки до 2000 года выделено 100 миллиардов долларов. В принципе решен вопрос о передаче добываемой информации частным лицам.

Развитие рыночных сообщений, развал системы жесткого контроля за применением и производством техники контроля и защиты информации, ввоз ее по официальным и неофициальным каналам из-за границы привели в настоящее время к появлению развитого рынка услуг в этой области.

На этом рынке представлены сейчас несколько сотен типов различного рода устройств контроля и защиты информации отечественного и импортного производства. Услуги в этой области предлагают несколько десятков предприятии. Законодательство Российской Федерации по регулированию деятельности в этой области за нарушение тайны переписки, телефонных переговоров и телеграфных сообщений граждан предполагает «до шести месяцев исправительных работ или штраф до одного минимального месячного размера оплаты труда, или общественное порицание». А так как доказать факт нарушения тайны чрезвычайно трудно, то это вряд ли останавливает специалистов от промышленного шпионажа. Кроме того, следует учесть многочисленных «любителей» получения и продажи чужих секретов. Криминальные структуры имеют в своем распоряжении специальную технику и доверенных людей, на обучение которых не скупятся. Службы безопасности многих коммерческих структур успешно проводят операции по внедрению людей и техники к конкурентам. Следует признать, что успешность действий как небольших, так и огромных предприятий в области добывания и защиты информации является непременным условием их выживания. Конечно, небольшое предприятие не может позволить таких затрат, на которые идут крупные корпорации, но и секреты этих предприятий стоят не таких огромных денег. Рынок в настоящее время предлагает как самые дешевые (но это не говорит об их недостаточной эффективности), так и самые изощренные (и дорогие) системы добывания и защиты информации.

Целью данной книги является ознакомление широкого круга читателей с основными методами добывания и защиты информации, а также техническими средствами от самых простых, которые можно изготовить в любительских условиях, до самых сложных, использующих последние достижения техники и технологии.

Первые две главы данной книги посвящены средствам и методам контроля (добывания) информации, описанию технических данных конкретных образцов техники и их принципиальных схем. Третья глава посвящена описанию принципиальных схем устройств защиты информации, их характеристик. В четвертой главе, даются рекомендации по организации и техническому описанию противодействия промышленному шпионажу, рекомендации по защите компьютеров и их сетей, сделан обзор рынка технических средств и услуг в этой области.

Генеральный директор ООО «ЛОЗа»

Подкаминский Ю.А.

1. УСТРОЙСТВА И СИСТЕМЫ ТЕХНИЧЕСКОЙ РАЗВЕДКИ

1.1. Общие сведения

Бурное развитие техники, технологии, информатики в последние десятилетия вызвало еще более бурное развитие технических устройств и систем разведки. В самом деле, слишком часто оказывалось выгоднее потратить N-ю сумму на добывание, например, существующей уже технологии, чем в несколько раз большую на создание собственной. А в политике или в военном деле выигрыш иногда оказывается просто бесценным.

В создание устройств и систем ведения разведки вкладывались и вкладываются огромные средства во всех развитых странах. Сотни фирм многих стран активно работают в этой области. Серийно производятся десятки тысяч моделей «шпионской» техники. Эта отрасль бизнеса давно и устойчиво заняла свое место в общей системе экономики Запада и имеет прочную законодательную базу.

В западной печати можно найти весьма захватывающие документы о существовании и работе международной организации промышленного шпионажа «Спейс Инкорпорейтед», а заодно и познакомиться со спектром услуг, предлагаемых этой компанией. Так, английская газета «Пипл» сообщает, что среди клиентов компании есть не только промышленники, но и организованные преступные группировки. Как и любой бизнес, когда он выгоден, торговля секретами расширяет область деятельности, находя для своего процветания выгодную почву. Так, в Израиле, по примеру США, начинают относится к ведению разведки в экономической области как к выгодному бизнесу. В качестве подтверждения можно привести факт создания бывшим пресс-секретарем израильской армии Эфраимом Лапидом специализированной фирмы «Ифат» по сбору и анализу сведений, которые могли бы заинтересовать различных заказчиков (не исключая и министерство обороны). По мнению Э. Лапида, Израиль, отличающийся большим спектром международных связей, выбором иностранной печати и удачным геополитическим положением, является «удобным» государством для организации и ведения «бизнес-разведки».

Простейший генератор шума.

Чтобы лучше узнать стабилитрон и познакомиться с его возможностями использования в радиолюбительских конструкциях, проведите предлагаемые эксперименты. А если они понравятся вам, оснастите описываемыми простыми устройствами свою лабораторию.

Простейший генератор шума.

Помимо генераторов, вырабатывающих сигналы синусоидальной, импульсной, треугольной и других форм, в измерительной технике пользуются и так называемыми шумовыми генераторами или генераторами шума. Особенность сигнала такого генератора в его хаотической форме и сравнительно широком диапазоне частот — от сотен герц до десятков мегагерц. Если вы впервые слышите о таком сигнале, не упустите случая познакомиться с ним, собрав генератор шума по приведенной на рис. 1 схеме.

Понадобятся три батареи 3336, соединенные последовательно, переменный резистор R1 сопротивлением 10, 15 или 22 кОм, стабилитрон VD1 типа Д808 или Д809, резистор нагрузки R2 сопротивлением от 120 до 180 Ом и фильтрующий конденсатор С 1 емкостью 4700. 10 000 пФ — он предотвращает попадание высокочастотных шумовых сигналов в цепь источника питания.

Установив сначала движок переменного резистора в крайнее правое по схеме положение, подсоедините к генератору источник питания и подключите к резистору нагрузки R2 входные щупы осциллографа, например ОМЛ-ЗМ. Входным аттенюатором или регулятором усиления (если осциллограф другой) подберите наибольшую чувствительность осциллографа (для ОМЛ-ЗМ — 0,01В /дел.) На экране должна появиться несколько размытая (утолщенная) линия развертки. Плавно перемещая движок переменного резистора в сторону левого по схеме вывода, наблюдайте за увеличением размытости — она может стать наибольшей примерно в среднем положении движка. Это и есть максимальный сигнал шума на выходе генератора, его амплитуда может составлять от десятков микровольт до единиц милливольт.

Попробуйте включить вместо VD1 другой экземпляр стабилитрона Д808 или Д809 и заметьте амплитуду шумового сигнала. Наверняка найдется стабилитрон, генерирующий наибольший сигнал.

Вообще, шумят практически все стабилитроны серий Д808 — Д813, Д814А — Д814В. А вот стабилитроны КС133А, КС147А и многие другие непригодны для работы в подобном режиме. Следует также помнить, что напряжение батареи GB1 зависит от используемого стабилитрона и оно должно превышать напряжение стабилизации хотя бы на 2 В.

А теперь о практическом использовании подобного генератора. Соедините нижний по схеме вывод резистора R2 с общим проводом (заземлением) лампового или транзисторного радиоприемника, а верхний вывод резистора подключите к антенному гнезду. На всех диапазонах (ДВ, СВ , KB, УКВ) вы услышите в динамической головке приемника шум.

Если установить в генераторе вместо резистора R2 переменный и подавать сигнал на антенный вход приемника с его движка, то громкость шума удастся изменять перемещением движка резистора. А если бы удалось измерить амплитуду выходного шумового сигнала в разных положениях движка, можно было бы либо сравнивать приемники по чувствительности, либо просто определять чувствительность того или иного приемника. Кроме того, с помощью генератора шума нетрудно отыскивать неисправность во входных цепях приемников и даже телевизоров.

Необычный генератор импульсов. Взглянув на рис. 2, вы не увидите собственно генератора, вырабатывающего импульсный сигнал. Его заменяет ограничитель синусоидального сигнала, выполненный на базе стабилитрона.

Основа нашего генератора — понижающий сетевой трансформатор, роль которого выполняет известный вам унифицированный трансформатор кадровой развертки телевизора ТВК-110ЛМ. На его вторичной обмотке можно наблюдать синусоидальный сигнал размахом около 40В (между вершинами положительной и отрицательной полуволн). Этот сигнал поступает на цепь из балластного резистора R1 и стабилитрона VD1. Во время положительного полупериода переменного напряжения на входе цепи стабилитрон выполняет свою основную функцию, в результате чего на его выводах можно наблюдать (конечно, с помощью осциллографа) ограниченную сверху полуволну синусоиды. Амплитуда результирующего сигнала зависит от напряжения стабилизации стабилитрона. Во время же отрицательного полупериода стабилитрон работает как обыкновенный диод, оставляя от отрицательной полуволны лишь часть, соответствующую прямому напряжению диода.

В итоге формируется импульсный сигнал (его форма при соответствующем переменном напряжении может соответствовать показанной зеленым цветов), основание которого немного смещено вниз относительно линии развертки (если, конечно, осциллограф работает в режиме открытого входа).

При испытании других стабилитронов в таком режиме резистор R1 должен быть такого сопротивления, при котором максимальный ток через стабилитрон будет выше I ст min и ниже Iст max

Стабилитрон — ограничитель напряжения. Представьте ситуацию, когда вашему транзисторному приемнику требуется питание напряжением, скажем, 9В , а в распоряжении есть сетевой блок с фиксированным постоянным напряжением 15 В, Как быть?

Конечно, первая мысль — включить в цепь питания постоянный резистор, гасящий излишек напряжения. Но такой способ неприемлем из-за того, что в зависимости от громкости звука будет изменяться потребляемый приемником ток, а значит, и напряжение на нем.

Если же вместо гасящего резистора включить в цепь питания стабилитрон (рис. 3), проблема будет решена. Теперь напряжение на нагрузке (приемнике) станет равным разности напряжений блока питания и стабилизации стабилитрона. В этом легко убедиться с помощью вольтметра постоянного тока.

Поскольку у разных экземпляров стабилитронов может отличаться напряжение стабилизации, более точно (если это нужно) выходное напряжение можно подобрать включением диода VD2 последовательно со стабилитроном. Тогда общее гасящее напряжение составит сумму напряжений стабилизации и прямого для данного диода. В свою очередь, диод ставят либо германиевый (у него прямое напряжение может быть около 0,5 В), либо кремниевый (до 1,2 В), либо два-три последовательно соединенных диода. Можно также соединять последовательно несколько стабилитронов (даже с разными напряжениями стабилизации) для получения нужного гасящего напряжения. В любом варианте значение выпрямленного тока диода (или диодов) должно превышать ток нагрузки, а последний не должен быть более максимального тока стабилизации стабилитрона (или любого из соединяемых последовательно стабилитронов).

И еще следует помнить, что стабилитрон следует включать в этой цепи в обратном направлении, а диод — в прямом.

Как растянуть шкалу вольтметра. Контролируя какое-то напряжение, иногда бывает нужно либо следить за его колебаниями, либо более точно измерить. Скажем, при эксплуатации автомобильной аккумуляторной батареи важно следить за изменением ее напряжения в диапазоне 12. 15 В. Именно этот диапазон желательно было бы разместить на всей шкале стрелочного индикатора вольтметра. Но, как вы знаете, отсчет на любом из диапазонов практически всех измерительных приборов идет от нулевого значения и добиться более высокой точности отсчета на интересующем участке невозможно.

И тем не менее существует способ растяжки практически любого участка шкалы (начало, середина, конец) вольтметра постоянного тока. Для этого нужно воспользоваться свойством стабилитрона открываться при определенном напряжении, равном напряжению стабилизации. К примеру, для растяжки конца шкалы диапазона 0. 15В достаточно использовать стабилитрон в такой же роли, что и в предыдущем эксперименте.

Взгляните на рис. 4. Стабилитрон VD1 включен последовательно с однопредельным вольтметром, составленным из стрелочного индикатора РА 1 и добавочного резистора R2. Как и в предыдущем эксперименте, стабилитрон съедает часть измеряемого напряжения, равного напряжению стабилизации. В результате на вольтметр будет поступать напряжение, превышающее напряжение стабилизации.

Это напряжение и станет своеобразным нулем отсчета, а значит, на шкале растянется лишь разница между наибольшим измеряемым напряжением и напряжением стабилизации стабилитрона.

Показанное на рисунке устройство рассчитано на контроль напряжения аккумуляторной батареи в диапазоне от 10 до 15В , но этот диапазон можно изменить по желанию соответствующим подбором стабилитрона и резистора R2.

Каково назначение резистора R1? В принципе, он не обязателен. Но без него, пока стабилитрон закрыт, стрелка индикатора остается на нулевой отметке. Введение же резистора позволяет наблюдать напряжение до 10В на начальном участке шкалы, но этот участок будет сильно сжат.

Собрав показанные на схеме детали и соединив их со стрелочным индикатором РА 1 (микроамперметр М2003 с током полного отклонения стрелки 100 мкА и внутренним сопротивлением 450 Ом), подключают щупы ХР1 и ХР2 к блоку питания с регулируемым выходным напряжением. Плавно увеличивая напряжение до 9. 9,5В , заметите небольшое отклонение стрелки индикатора — всего на несколько делений в начале шкалы. Как только при дальнейшем увеличении напряжения оно превысит напряжение стабилизации, угол отклонения стрелки будет резко возрастать. Примерно с напряжения 10,5 до 15В стрелка пройдет почти всю шкалу.

Чтобы убедиться в роли резистора R1, отключите его и повторите эксперимент. До определенного входного напряжения стрелка индикатора останется на нулевой отметке.

Источник: nevinka-info.ru