hhis10 (Исскуство схемотехники)

гдАБА 7 ПРЕЦИЗИОННЫЕ СХЕМЫ И МАЛОШУМЯЩАЯ АППАРКХУРА В предыдуших 1лавах мы рассмотречь многие аспекты проек1ирования анало1овых схем, включая свойства пассивных элементов н транзисторов, ПТ и ОУ, обратную связь, а также рассмотрели рял применении эгил устройств и мегодов схемотехники. Но в этих рассуждениях не ставился вопрос о лучшем из возможных вариантов. например о минимизации ошибок усилителя (нелинейнос1ь. дрснф и г,д), Блн об усилении слабог1 сигнала с Баименыцим искажением за сче1 «п11— ма» усилителя. Этн вопросы во мно.

Бх случаях составляют сушество дела, н поэтому онн являются важной частью пскуссгва схемотехники Поэтому В ланнов г.1аве мы рассмотрим методы проек1ир1вания прецизионных схем н проблемы шумов усилителя Прп первом ч тенин всю э1у 1, лау можно гропустигь. за исключением раза " 11 в к. тором вво пгтся 11О- пятне «пзум уснлнтеляь Для повпманяя следуьчцих 1.1ав материал данной 1лавы НЕСУШЕСЗ ВЕЬ Прн Б1мерспип Б управлении час1о Нужны Высок.

прецизионные схекеы ('хемь1 эправ1епня дг лжнь*' Оыть 1О'1нълмв. * с ' он"Б1- Вымн с1носн1с 1ЬБО В(жмснч и:1е11пс х1 1урь1, а пх повеление прсдсказ1емым '1ак ж. и ценносзь нзмсрнзелы1ого прибора 'манси 11 ег 1'очноспэ п ..1абн 1ьпос."Б Почтя во Всех облашяк 11ек1р.— пнкн сушес1вуем же 1апне слс,а1ь все бо. зес 1очн~1 МОжно Блзва,ь:л~ 11(жм:1е. вием к совершенсгв1 Если Вам Б Бс Нужна гакая ВысОчаншая; ОББОш.ь.

Брня1Б1 пмс1Ь ,'Очцью приборь1 ч1обь1 д1О конп лоннма1ь, что происх 1ли', 7.01. Ооогношение точности и динамическо~о диапазона Поня1ия п1оч 1оснее Б двлпэшмз кл11 дваекь.й 1ОБ ЛЕГКО СПУ1ать, ПосколЬКу Ино1 Да Одна, ', и га же аппаратура используе,1ся для да. *, стижения н гоге, и другого Можс1 бьгтй '1 разницу можно лучше всс1О пояснить щ."., ряде примеров...

5-разрялно1 о пнфровогв', мно1 ошка льног о прибора прецггл1ОББВК', точность. измерения напряжения Бм де . :аются с точностью 0.011 л Б вып1с Такгйя ус1ройство 1акже имее1 пгнрокий дяиь';,,- мический диапазон о:. мнлияольт яа. воль1 на одной н 1ОБ жс 1лкалс Точнвй:1' лесшнчный 'силигель (например с ко+ай, фипнсн1ом Эснления. выбир ь:мым яз рх,',-:, ,и значения 1. 10.

100) и препи1иоввьжэ опорнын ис1 очник Бапряже ния могут:,,.' ИМЕТЬ,1пста1ОЧНУ1О ЗОЧБОСКЬ Б 1 БЕ Оохве ь.т1сльп1 широкий л1ннамнческнй днаШ',, ЗОБ ПримерОМ зс.ройстаа С ББРок1ВХ,', .Бшамнчсскнм "1напа 1ОБОЬ1 Бс скроынрй, Ч11ОС1ЬЮ Сдужл1 1БЕ11Н ШКВ:БЫБ Лоей.*,ее рнфмнжский Пп.в11сль (ЛУк 1зечлроеде!ь Бын Ба гпдатслы1: поло1нанных ОУ, жг: примененном э:и"ьюп1ов. Бм, ьлпих тЖ", БОС1Ь ВСЕ11..1БПШ '':. даже.

Бр. Беплдх!эе 1сваннп более е:"1нык 1 1емсн1ОВ .'1У БВ„:., же1 нмс1ь ш рани1С11нен; 1О плж11 ж счее~: БссОО1Вс с! Впл Орн кранннх 1Б Б1С1Б1ях ' Те мер;сгройс ва, п:прокам двнамоческМ,' димы:1оном 1ляаиа *.Оп вхо.гно ,ес 1ем:,0000 (1 прн Ве: г,ма; хр""" ''5 'О1Б1К11Б -'". 1 1' КУ *ОПОМ1"!Р 'ЛБК*11 ,1 Кгим';,'» ра:д ц '1. Вначале он бь11 *:Врое ОСКФ,": рован 1.1я опре.слепил сэммар Оял1! ~лек~ргхнкен"1сскело 'эзеь'ес11 ееч~.;4 1ББЫ.

К*' 1ОО1ЗО 11 1С1В1 "Пве 1Б 111 пошью 5'" . Б1' К111ОО1я Обра01111я Прецнзлонные схемы и мелошумяшая Вллларатуре 413 "тате действия тока. изменяюшегося ком диапазоне Обшее свойс1во " йств с широким динамическим диа' ом это то, ч1о входное смешение 'о быть тшательно озртулировано спечения пропорциональности при сигнала. близком к нулю. При ировании прецизионной аппарату- также необходимо. БО гам л.1я ' ' виня суммарной погрешности в рам.

(Как называемого бюджета по1 рештребуются также прецизионные зле;, устойчивые генераторы опорных ений, и внимание ко всем возмож',угогочникам погрешностей. д:: .;.'йяпджет погрешностей схемы ко слов о 1,'кздж1'Бк ппареп1носепи. ' аюшие разрабо1чики часто попацавушку. считая. по несколько сграправильно расположенных пр: х элементов даду1 ус тронет во зионными параметрами В каких- случаях. может быть. гак Б по . Но даже схема битком Наби.1 ах юрами 0,01" е и доро1 ос1оящимн оправдывал.г вашнх ожиланнй, 'уквком-1о 1частке схемы смешение го тока. умноженное на сопроБш о:1ннка.

лаю по1решнос1ь 'ия напряжения. Например 10 мВ Ого ро:ы по1 решнос1Б Вс1речшо;— и в любой схем. Б важно Бх , хотя бь1 д 1я т я о. чтобы нанти 1Чде требуе1ся устроис1во с .1учшиетрамн нлв глс Бужл; измени ь "Такой 1юлсче1 бюджез:1 погрею урацновал1Г1нрус1 1~РОекзнООВшпю их сл1чаях позьо 1яе; Обсн'1Бс1- (чпаи 1леменг 1мн и:О ш,л1е1пг:ь РИС1'БКБ С1ЕМЫ стряпни лре:Влсс1вепопшх 0,1смы спроектнрг вали схеы1 пре. Ого лекадно1О уснг1Б1е.,1В с ав10- им 1сиском Ба 1а 1ьн,ао крг1вне Такое усзройство позволяет зафиксирова.1Ь некоторое значение входно~о сигнала и усиливать его последуюшие отклонения от эгого уровня с коэффициентом, точно равным 1О, 100 илн !000. Это окажется весьма удобным в эксперименте, при ко~ором измеряегся малое отклонение какой-Бибздь величины (например, свегопроницаемости или по1 лощения радиочасзозы) при изменении условий эксперимента.

Обычно трудно точно измерить малое изменение большого сигнала постоянного тока вследствие дрейфа и неустойчивосз'и усилителя В таком случае нужна схема с предельной прецизионностью и устойчивостью. Мы опишем методы и ошибки. которые мы допускали при проектировании:11ой конкретной схемы. в рамках обше1 о описания процесса прецизионного проектирования и таким образом безболезненно изложим то. что иначе мо1 по бы сталь утомительным поучением.

Одно прелвари.гельное замечание. заманчивои аль Серна тиной к этой чис~о аналоговой схеме могла бы стать пифровая аппаратура. (В следуюшнх главах следн1е за захватываюшими открытнями!). Проектируемая схема изображена на рис 7 1 Описание схемы. Основа схемы " повто- РН1Е11Ь ((Д,). ПОДКЭПОЧЕББЫй КО ВХОДУ НЕБнвен1ир, Б1шгя о усилителя с переключаемым коэффициепгом усиления (П1). выход ко1оро1о смегцаегся сшвалом, прнюженным к его неннвертируюшему входу '1'ранзис1оры Т1 н Те 1то ПТ.

они применгпотся как простые аналоговые ключи '1: Т., используются для формироваш1я Необходимых уровнен )правления к.1ючамв О Входно11 ло1нческого си1плла 1раазш-Оры 1"1. Т. можно замсББт1, Бл регВ: и:1Б. Сслн у1ОднО, на Выключа1е ш. Можегс предсчавнть нх себе как простые однополюсные переключатели Ба 1,1во направление (1П(Н). В тОм случае ЬОг;1а ВО1ический ВКОднОй сигнал нмесз высокий )ровень (11храневнс ). к Бочн замкнуты Б (.1, заряжает аиалоговьш конденсатор 1:памятна (О'„) ло уровня. Беобхолнмого для поддержания пулево1О выхо 1вого совала Прн .

1ом .хема Бс лелае1 1:никаких попытокл Прспизионныс схемы и мнлоюумяпыя нппаратура 415 414 Глинн 7 З Уси «итсльный кнсккл т, Потрсюности ннпрюкснил Зсмпсрлтхр« Время И ночник пизлния йт 100,0 хом йх 10,0 ком принслсяныс к «схо.« !ЛмкВ4 С !л мки мсс ! 3 мкВ !00 мВ я- мснсния Э5,51 Ком О,'0!И бз,!5 ксм 0,01 У 100 .«!5 +15 й ал кои 1п онсроюон й !ОО,О иом 001 4 Л« 1ИЗ5% Л, Р 470 3'окояый лрснф отк элис ния смспминя НБ: рсн током ны с, зк«* йх Боком !О Эх сни — 0ДХ О«мни ' = ж ,' с мкн(4'с" , 'БОм О !мкВ пря полной юкатс Сл„и .'О кОмз 01 ор ~~х««х ор пг 'ягвйпдисет погрешнос гей» ти)зпвииии " схемы й«с 5,1 ком и рп Л«э хи Ба эо! Ю1 о«х У Оиси««скис! ком кои ком 11( 1х 1'А Ю 100 1,0 хом ««Э й, «00 Мом 7; ЗИ15ЬА +15 1.

0 «Ом 1.'« % йп О, 10 кОм Пмкй«а, орлз:в !От! 1' «Б !Оком !я 04 Р 411 10,0 ком !и' 1 Я~« Яя,о. 5,! ком йхс ' Оком омиснсяпия — Оюнчки Эъ аз Ри .! Ляборнзорный уснлягсзп поюоян««хх««юкх лкплнэс«ройкои ну м отслеживать бьистрые изменения выходного сигнала. поскольку и применениях. лля которых прелназначена зта схема. исе сигналы-постоянного зока. и некоторое сглаживание является желательным свойстВО11 КОгла клю 1 )эазмыкается. БаБряжение на конленса.«оре фиксируется. В результате чезс Выхолной сигнал оказыиа ется пропорпиональным последующему отклонеозпо Входного си!лгала 1)еред лальнейшим детальным объяснением принпипои раба.ы данной прецизионной схемы слелует Остановиться на ее неко!Орых дополнительных особенностях !а) 1«'4 нклточен н схемь асрпого порялка компенсашси тока утечки конденсатора конденсатор имеет тенленцшо ме.!- ленво разряжап,ся через собстиенное сопротивление,течки 1минимум !Сй! ТОм, ! е постоянная Времени око«ю дау» ~м,.

лель!): гсри зп м !ок утечки компенсируетгх,: ся небольшим зарядным током через )(15!"':. пропорциональным напряжению на ь1«з (б) Вмессо одинарнсжо ПТ-кл!оча гэриж,',,'.: наны лиа ключа. ВОто)зые соелиш.'«гы'ио'й«й слезюнаге тьно и «затдишенное . ! )течкяй; хстройшно Неб(«ззьшой( (сь у!ечка з«з~5 н БОложении с(иыкл«шз(эх(!лаз ал (!Оьа"йгй«1 через )(з полдержиная псп енаиал па асе«х:"эй оынозах Т и арале «ах ми..(ннольа 60:!, сзтноатению к земле Так как нез скольк04;!51 нибуль заметного аереаадл напряжен -,,„- на 7; то не: и сколько-Бибу ш амепзу;::,Бг утечки« ',х«(злобные приемы «.м а !таза);т 4 15 и на рнс. 4 50.1,',и! Запоьсинаеысе "", аряжение с ньа;.Ода ослабляется .Слителйй".а -йгть напряжения на резисторах )с«, - тс:, и отаетсгпии с установленным ко эффная пения. Это лелается, чтобы из'-, трудностей с линамнческим диа' н точносп к 1у„так как ошибки "з,и схеме.

запоминающей началь' 'вень, не усиливаются на О, (подем. далее). '""' ого вида схемной погрешности иующей стратегии проектирот" "'отиедем несколько параграфов :.„;;"э!Векуссии, сопроиодии их иллюпредыдутаей схемы. Схемные и разлепянпся на следуюаше а) погрешности злемегпоп цепей', б) погрешности Оу' или й, связанные с Входными схе ,'уи). погрешное ги ОУ. связанные н схемами Примерами таких являк«тся соозветстненно доисторов, спаса нхолно, о напра погрешности.