Искусство схемотехники. Том 2 (Изд.4-е)
Шрифт:
При большом сопротивлении источника лучшим выбором является ПТ. Его шум напряжения может быть уменьшен увеличением тока стока до такого значения, когда крутизна будет наибольшей. ПТ, предназначенные для работы в малошумящих устройствах, имеют большое значение k (см. разд. 3.04), что обычно означает большую входную емкость.
Например, у малошумящего 2N6483 емкость Сзи = 20 пФ, а у слаботочного ПТ 2N5902 емкость Сзи= 2 пФ. На рис. 7.54 и 7.55 показаны сравнительные шумовые характеристики некоторых распространенных и широко используемых транзисторов.
Рис. 7.54.
Рис. 7.55. Входные шумы некоторых популярных ПТ.а — зависимость входного напряжения шума еш от тока стока Iс; б — зависимость входного напряжения шума iш от частоты; в — зависимость входного тока шума iш от частоты.
7.17. Шум дифференциальных усилителей и усилителей с обратной связью
Малошумящие усилители часто делают дифференциальными, чтобы получить обычные преимущества в виде малого дрейфа и хорошего подавления синфазных сигналов. Когда подсчитываются шумовые характеристики дифференциального усилителя, надо помнить: а) следует убедиться, что для извлечения еш и iш из паспорта изготовителя берется отдельный ток коллектора, а не их сумма; б) iш, приходящийся на каждый входной зажим, тот же, что и для одновходового усилителя; в) еш, приходящееся на один вход при заземленном другом, будет на 3 дБ (т. е. в 2 раз) больше, чем в случае отдельного транзистора.
В усилителях с обратной связью мы хотим найти эквивалентные источники шума еш и iш независимо от того, есть ли цепь обратной связи, чтобы их можно было использовать, как и раньше, при подсчете шумовых характеристик с заданным источником сигнала. Обозначим шумы схемы с обратной связью через еу и iу как шумы усилителя. Тогда шум, вносимый усилителем в сигнал при сопротивлении источника Rи, будет
е2 = е2у + (Rиiу)2 B2/Гц.
Рассмотрим
Неинвертирующий усилитель. Для неинвертирующего усилителя (рис. 7.56) источники шума на входе будут
i2у = i2ш
e2у = e2ш + 4кТ R'' + (iшR'')2,
Рис. 7.56.
где еш– это «полный» шум напряжения дифференциальной схемы, т. е. на 3 дБ больший, чем для одиночного транзисторного каскада. Дополнительный вклад в шум дают тепловой шум и шум тока входного каскада в резисторах обратной связи. Заметим, что теперь эффективные значения шума напряжения и шума тока не будут абсолютно не коррелированными, следовательно, сложение их квадратов может привести к ошибке (не более чем в 1,4 раза).
Для повторителя R2 = 0, поэтому эквивалентные источники шума будут такими же как у отдельно взятого дифференциального усилителя.
Инвертирующий усилитель. Для инвертирующего усилителя (рис. 7.57) источники входного шума будут следующие:
i2у = i2ш + 4кТ/R2
e2у = e2ш + R21(i2ш + 4кТ/R2) = e2ш + R21i2у
Рис. 7.57.
График для выбора ОУ. Сейчас вы уже владеете всем необходимым аппаратом для анализа входных цепей ОУ. Их шум задается в виде еш и iш для биполярных и для полевых транзисторов. Вам не надо ничего выдумывать, надо только их правильно использовать. Вообще говоря, паспортные данные иногда несколько пикантны. Например, импульсный шум ("popcorn noise")[1] определяется как скачки сдвига в случайные моменты случайной длительности. Этот термин в приличном обществе употреблять не принято.
На рис. 7.58 изображены шумовые характеристики нескольких популярных ОУ.
Рис. 7.58. Входные шумы некоторых популярных ОУ. а — зависимость входного напряжения шума еш от частоты; б — зависимость входного тока шума iш от частоты.