Искусство схемотехники. Том 2 (Изд.4-е)
Шрифт:
Например, p– канальный ПТ с p-n– переходом 2N5266 имеет ток шума 0,005 пА/Гц1/2 и напряжение шума еш 12 нВ/Гц1/2 – то и другое при IСИ нас и на частоте 10 кГц. Ток шума начинает ползти вверх при частоте около 50 кГц. Эти значения примерно в 100 раз лучше по iш и в 5 раз хуже по еш, чем соответствующие значения рассмотренного ранее 2N5087.
С помощью ПТ можно получить хорошие шумовые параметры в диапазоне полного сопротивления от 10 кОм до 100 МОм. Предусилитель фирмы PAR модели 116 имеет коэффициент шума 1 дБ и лучше при полном сопротивлении источника
7.16. Выбор малошумящих транзисторов
Как упоминалось раньше, биполярные транзисторы из-за малого входного шума напряжения имеют наилучшие шумовые параметры при малых значениях сопротивления источника. Шум напряжения еш уменьшается путем выбора транзистора с малым объемным сопротивлением базы rб и режима работы с большим током коллектора (пока h21Э остается большим). При больших сопротивлениях источника надо, наоборот, уменьшать шум тока путем снижения тока коллектора.
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. Входные шумы для некоторых популярных биполярных транзисторов.а — зависимость входного напряжения шума еш от тока коллектора; б — зависимость входного тока шума iш от тока коллектора; в — зависимость входного тока шума от частоты.
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 отдельно два вида обратной связи.
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