Павлов В.Н., Ногин В.Н. Схемотехника аналоговых электронных устройств (2-е издание, 2001) (1095416), страница 55
Текст из файла (страница 55)
При этом возможны четыре типа процедуры преобразования внутреннего источника шума в его подключенный ко входу эквивалент. Это преобразование внутреннего источника шумоього напряжения со спектром 5.()! в эквивалентный источник тона (рчс.
13.3, а) со спектром 5, (!), преобразование этого все источника в эквивалентный источник напрязкения (рис. 13.5, б) со спектром 5„ „(!), преобразование внутреннего источника шумового тока в источник напряженна и источника тока в источник тока. Из четырех перечисленных вариантов преобразования (пересчета) внутренних шумовых источников в нх эквиваленты, деи!ствующие на входе, наибольшее распространение получил вариант.
при котором шумовые процессы представлены в виде эквивалентного генератора тока (рис. 13.5, а). Аналитическая интерпретация процесса — преобразование спектра 5„,(!! или 5,„(!) п-го источника-прототипа в ему эквивалентный спектр 5г экл(!). Прн этом варианте преобразование имеет вид 5! вк к (У) 5ик (У)!К~ (У)/Ке (г )1 1 ц~х (г) (139) 5... Ш = 5,.
(У) (К. (У)'Кх(У)Р! У..х(У)/У„(Х)Р. (13.10) где К„(1) — модуль коэффициента передачи по напряжению ог зажимов. к которым подключен рассма;рипаемый п-й источник шума, до выхода усилителя; К,(!) — модуль коэффициента передачи по напри>кению усилителя от его входных за кимов до выходных; У„(!) — модуль полной проводимости цепи. шрп пру ющей зажимы, к которым подключен рассматриваемый и-й источник шума; Ув» *(!) — модуль полной проводимости цепи, шуптирую. щей входные зажимы усилителя. Предпочзительпость представления шума в виде эквивалентного генератора тока (рпс. 13.5,и), а не напра.кения (рнс. !3.3, б) 268 ' условлена тем, что токовый источннк-эквивалент пепосречстяен- о подключен ко входным зажимам усилительного тракта, тогда 'ак эквивалентный генератор напряжения воздействует на усили- '.ельиый тракт через сопротивление источника сигнала Я,=1/У,.
ослечпее обстоятельство делает невозмо>кным при пересчетах '' посредственное использование коэффициента передачи К,(/) , 'з учета коэффициента переда~«< входной цепи Квх=Явх/(2в<+Лс). Следуе~ отметить, что согласно (13.9) н 1!3.10) спектры 5„, точпиков эквивалентов по отношению к спектрам 5(/) источни- " в прототипов могут иметь дополнительную «частотну<о окраску» -;дополнительную частотную зависимость), обусловленную непо- 'тоянством коэффициентов передачи К„(/) и К,(/) в частотной бластн, а также непостоянством в этой области значений модуй проводимостей У...(/) и У„(/). Эквивалентная шумовая схема каскада на биполярном тран- ' сторе.
Действие внутренних шумов в транзисторном каскаде 'добно представить с помощью линейной модели транзистора, " едя в нее эквиваленты наиболее существенных источников шу- 'овых токов и напряжений в соогветствии с местами их возннк- 'овения н изложенными ранее физическими и количественными :13.3а), (13.4) и (13.5) аспектами проявления. При этом в кас- '" де па биполярном транзисторе, работаюшем от источника сиг- ' льного тока с выходной проводимостью У„в качестве основных '" точникон шума выступают следующие: тепловые шумы о> резистнппой составляюшей источника сиг- ала со спектральной плотностью 5<=4/<Т1(е У., где йеу«=д,— истивная составляющая проводимости У,; тепловые шумы проводимости д', нагрузки со спектральной ' отностью 5>=4/<Тй„; тепловые шумы сопротивления г< толщины базы со спектраль- ой плотностью 5»=4АГг<, дробовые шумы, порождаемые протеканием тока /ьз базы че- ,ез переход база — эмиттео со спектральной плотностью 5<= 2<>/лн низкочастотные избит >чные шумы со спектральной плотностью .»(/) =5(г,)/<//.
где /< — частота, на которой избыточные шумы по 'воей спектральной плотногти эквивалентны шумам от тока базы; дробовые шумы. порож таем ые коллекторным током /к» со ''пектральпой пл<лпость<о 5<="<//км Па рис. 13.6 приведена эквивалентная схеиа каскада ОЭ, на ,оторой отобра>кены перечисленные шумовые источники в соот- пгствии с местами нх действия в схеме каскада. Следует отметить, что схема рис. 13.6 применима и при дру- .,пх схемных построениях каскада, за исключеинеи того, что ис- 2И Рис. ! 3.6 точники шума 5~ и 5з при этих включениях должны быть подключены не к цепи база — эмиттер, а ко входным зажимам соответствующих схем.
В процессе пересчета источников шума в их эквиваленты, входящие н (13.8), следует учитывать, что источники 5, и 5з воздействуют непосредственно на вход усилителя. Поэтому спектральные плотности 5~ и 5«входят в (13.8) непосредственно, т. е. 5; ~ — — 4йТа, и 5; ...=4йТй,. Интенсивности остальных же источников претерпевают изменения, которые для схемы ОЭ определяются формулами 5г««з 5з! 5««ю 54 (! + го~ а'«) (13.11) 5! ««« -"=' 5«(1 + гь Ув'«)з! 5г ««« .
- 5«(1 «х е/1 гР. Все составляющие шумового процесса (13.1!) можно рассматрп вать как независимые источники шума. Поэтому в соответсзвии г (13,8) нх совместное воздействие на усилительный тракт при известной проводимости У,„. может быть представлено согласно (13.3б) с помо~пью одного эквивалентного источника шумового тона со спектральной плотностью 5~ ««х = Ъ 5««! = 4йТК«+ 4йТд «+ 4й ТГ«?', + 2д/вв (1 1-га ?в «) ' Ф 1 +22/во(1+ гвТм«)'/ьЧ+ 22/ко 0'««т/Гм)' (13.121 или с помощью одного источника шумоншо напряженна, имеющего спектральную плотность 5«.„х = 5„„х/?'„х. (13.13) При этом предполагается.
что как источник шумового тока (13.!21, так и источник шумового напряжения (13.13) непосредственно подключены ко входным клеммам усилители. Соотношения (13.12) и (13.13) являются оснопнымн, используемыми при анализе шумовых свойств каскадов на биполярных транзисторах. 270 Пример 13.1. Представить в чнсленном виде спектр (13.12) для транзистор. ))пзго каскада в случае, когда У,=д« 10 « См, д« 10-« См, /аз=20 мкА, ге= ЗО Ом, У«,=и«,=10 з См, Уз«дз«0,1 А/В, /ка 2 мА,/«1 кГц, Г З(Х). Рещение, ! Вычисляем входное сопротивление Й,„транэистора н по.тную ',!входную проводимость У,. каскада /(«.=с+1/я«.=30+1/10-з 1 кОм л,.= 1//г«.=!О-'См; =к =а +а«+а !о '+!о '+ !о ' и- С .
2. !!осле иодстановкн чнсаенных значеняй параметров, входящпх в (!3.!2), '«!шкодим нскомый спектр В« „з=4. 1,38. !О з«.300 10 «+4 1,38 !О м.ЗОО !О «+ +4.1.38. !О-" 300 30. (1О ')з+2 1,6 10-'з ° 20 10-' (1+ +ЗО !О ')-1-2-1,6 10 — 'з 20-10 '(1+30 !О-з) ° 10«//+ +2 1,6. !О '" 2 !О з(!О '/0,1)з !О в+66 !О "//(Аз/Гп). Пример !3.2. Представить шумы каскада, рассмотренного в предыдущем прнМере, не с помощью эквивалентного генератора тока, а с помощью эквивалентно !)е генератора напряжения В ' з К«««з/У~~э,=-!О 'з/(1О з)э+66.10™/(!О-')'/ы!О г-«66.10-«з//(Вз/Гп) Следует отметить, что в ходе рассмотренных преобразований ' гйсточников шума в нм эквивалентные последние могут приобре'зузть дополнительную частотную зависимость.
В широкополосных ',силителях наиболее существенной причиной этого является час"отно-зависимый характер модуля проводимости у,з, Источник квивалентного шума обычно выступает в качестве основного при Ззычвслениях общего (иитегрального) шума и, „, возникающего 4(а выходе усилителя в результате совместного действия всех рас;сзмотренных источников шума. Эквивалентная шумовая схема каскада на полевом транзисто' е.
В малошумящих схемах наибольшее распространение получиЛи транзисторы с управляющим р-л переходом. Полевые транзис; оры МОП-структуры имеют большой избыточный шум и не мо„,гут быть рекомендованы к использованию в высокочувствнтельз«!ых схемах, особенно предназначенных для работы в низкочас~тотных участках диапазона. В усилительном каскаде на полевом транзисторе в качестве ~Зс«говггых источников шума, помимо уже рассмотренных ранее ьясточпиков со спектральной плотное!шо 5! — -4АТй, и 5з=4АТцз :Проявляют заметное влияние еще два. Это тепловые шумы канала ОФо спектральной плотностью 5з(/) =4АТдз«О и избыточный низко-"'частотный шум со спектральной плотностью 54(/) =5(/!)/«//.
гзе !/« — частота, па которой избыточный шум по своей спектральной % !плотности эквивалентен шуму канала; Агзг — дифференциальная 27! Рис, !З,7 передаточная проводимость (крутизна) транзистора в рабочей точке; Ь вЂ” постоянный множитель. с помощью которого учитывают особенности проявления теплого шума канала во внешних по отношению к транзистору цепях. Для МОГ)-транзисторов Ь=2/3, для транзисторов с управляющим р-л переходом Ь=-1/3...2(З. Для транзисторов с управляющим р-и переходом ), не превышает 300 Гц...1 кГц.
тогда как для МОП-транзисторов 1~>30... 100 кГп, По аналогии с каскадом на биполярном транзисторе действие внутренних шумов в каскаде на полевом транзисторе также можно предсзавить с помощью его линейной модели, введя в пее эквиваленты наиболее существенных источников шумовых токов н напряжений в соответствии с местамн их возникновения и изло. женными ранее физическими и количественными (!3.3) и (13.5) аспектами проявления. Указанная схема изображена на рнс. 13.7. Следует отметить, что схема рнс.
13.7 применима и при других построениях каскада, за исключением того, что источники шума 5, .и Яз при этих включениях должны быть подключены не к цепи транзистора затвор — исток, а ко входным зажимам соответствующих схем включения. Шумовые свойства каскада на полевом транзисторе, как н на биполярном, при известной проводимости У, источника сигнала н нагрузки п„могут быть охарактеризованы с помощью одного источника шума, подключенного ко входу и имеющего прн включениях транзистора типа 03 спектральную плотность Ям„х — 4ЬТйе»;+ 4Ид«+4ЬТпм !» . в~1 зР+ ! 4йтймЬ(У 1»; (зУ(У (13.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
