Павлов В.Н., Ногин В.Н. Схемотехника аналоговых электронных устройств (2-е издание, 2001) (1095416), страница 56
Текст из файла (страница 56)
14) В области относительно невысоких частот все входящие в (1З.И) проводимости имеют вещественный характер, в результате чета в этой области частот Ю„„з =- 4ЬТд;+ 4ЬТг'„+ 4ЬТр;,Ь (д„Д)ГД'+ + 4ЬТ);мЬ (д~,зlй'з~(з у~',у (!3.15) Соотношения (!3.14) и (13.15) являются исходными при анализе шумовых свойств каскадов на полевых транзисторах.
272 Эквивалентная шумовая схема резистора. При рассмотрении / умов реальных резисторов следует иметь в виду, что эквивалент- ые шумовые схемы резистнвных двухполюснпков, приведенные , ' а рис. 13.2, являются идеализированными, Они не учитывают то- )(го, что в реальных резисторах наблюдаюгся флюктуацпонные про- "сосы сопротивления, которые в условиях работы резисторов прп 'епулевых разностях потенциалов (l (прн ненулевым значениях ка /) создают избыточный шум.
Интенсивность этого шума ':бычпо характеризуют параметром а„, значение которого равно ействующему. значению шумового напряжения прп разности по- 'енциалов н один вольт и условии измерений, проведенных в низ- 'очастотпой области с полосовым фильтром, у которого /,//,=1О. араметр о, имеет размерность мхВ/В, при этом его значение 'уществепно зависит от типа резистора. Наименьшее значение а, имеют проволочные резисторы. Для 'их о,=0,002 ...0,0! мкВ/В, тогда как для металлопленочных о,= ', 0,01 ...
0,1 мкВ/В, для углеродно-композиционных а,=0,1 ... ,;3 мкВ/В. В приведенных диапазонах возмо кпых значений а» ,еньшие числа соответствуют резисторам повышенной коминаль- ой мощности, а также резисторам, прн изгоговлении которых уществлепы специальные конструктивные и технологические ме- ы по спиженшо флюктуаций сопротивления. Снижению и, моет способствовать реализации нужного поминала сопротивления ' виде ряда параллельно включенных резисторов. Совокупность 'з т параллельно включенных резисторов имеет по сравнению с ' иночным резистором в т раз меньшее значение о,. Эквивалентая шумовая схема резистора.
учитывающая возможность возннковепия в печ избыточного шума, соответствует схеме рпс. 13.2, а исключением того, что в ней 5„н 5, являются функциями часоты и напряжения: 5, (/) .=-4йТК+ (а,(/)з/(/!п 10); 5;(/) =ОТ/К+ (о /)з/(/!п 1О), де (/ — среднее значение напряжения па резисторе К; / — среднее /пачепие тока, протекающего через резистор; а, — значение интегльного НЧ шума, измеренного на одной декаде частотного спект- 'а в НЧ области при напряжении в один вольт. Эквивалентные шумовые схемы операционных усилителей и 'икросхем, Шумовые свойства ОУ и микросхем обычно характс,изуют с помощью графиков вида рис.
13.8, представлшощих час- тзтпые зависимости действующих значений напряжения и„(/) и , ка а;(/), приходящихся на полосу пропускания г//. Параметры '„(/) и а,(1) характеризуют шумовые свойства с помощью двух езависимых источников шума, один из которых является генеатором тока, а другой — генератором напряжения. При этом оба 273 З„К), 0/Гчк! 20/ 10е ° Ьг,$Ф йгг 70 7 ати Згг 10-70 ганг 707 йг хг' сггг го (,г хгг пл 707 г гц Р .7Зв Рис. 7З.В генератора считаются подключенными ко входу ОУ или микросхемы в соответствии с рис. 13.1.
Полоса пропускання 4(/ выбирается достаточно узкой, такой„ чтобы в прелелах г(/ влиянием возможной частотной зависимости спектров шума на оценку значений а„(/) и а,(/) можно было пренебречь. Отметим, что лля перехода от приволнмых в справочниках зависимостей а„(/) и а,(/) вида рис. 13.8 к спектральным плотностям необхолимо значения ординат а„(/) и а,(/) возвести в квадрат, т. е. перейти от значений, выраженных в В/Гцг)з и А/Гцг)7, к значениям 5„(/) и 57(/), имеющим размерность Вз/Гц и Аз/Ггг соответствеггно. Результаты таких преобразований отображены на рис.
!3.9. С помощью графиков функций рис. !3.9 могут быть опрелелены параметры, характеризующие хол энергетических спектров в частотной области. К таким параметрам относятся как частотно-независимые составляющие 5, н 57 спектра шумов, так и значение произведения 5(/г)/г, характеризующего в (13.5) его частотно-зависимую составляющую. Для источника шумового напряжения и (7) (рнс.
13.!) значение этого произведения 5(/,г)/,г соответствует частоте /„г, на которой 5~(/) =- 25„, а для источника шумового тока г' (7) значение произведения 5(/и)/и — частоте /гг, на которой 57(/) =250 Таким образом, на основании приводимых в справочниках данных вида рис. !3.8 шумы ОУ и микросхем могут быть прелставлены н ссхгтветствни с рис. 13.1, гле генераторы шумов считаются взаимонезависнмыми источниками со спектральными плотностями 5„(/) = — 5,(1+/'„г/7); 5)(У) =57(1+УггЦ).
(13.!6) Когда известно выхолное сопротивление 4.С=1/У, источника сиг- 274 Рис. 13.10 ала, два источника шума (рис. !3.10,а) могут быть заменены 'ним источником шумоного тока (рис. 13.10,б). Энергетический ' ектр этого эквивалентного источника в соответствии с (!3.16) ' ределяется соотношением Зг„х(~) =5!(1+ 7п/Л+Зя(1+ля/У) (1;)Я.
(1317) Пример 13.2, Определять численные значения параметров Зь З,ь (пь йн и т, входящих в описание !!3.!7! спектра шума ОУ, для случая, когда на ОУ ор- 'иизован преобразователь ток — напряжение по схеме рис !1.2 при Ее=100 кРм „.)1, 100 кйм Штчоеые свойства ОУ представлены графикамн рас !3.8 и !39 Решение. 1.
!!о ордш!агам графика рис, 139, соотаетстауюшнм высокочастот'й части спектров 5,!П н Я (1), определяем значения параметров, характернзу$цих частотно.незааисимыс части этих спектров: 8,-.6,3.10-'яАа)Гц; 3,=4,0. !0™ Вх)гц. 2. По 5~(1) — -2$,=126 10 'э и 5,(1) =23„80 10-х~ и графинам рпс. !3 9 андим значение частот ),п и 1,п, йп 160 Гц; 1 и=16 Гц. 3.
В рассматриваемой схеме рис. 11.2 в качестве у, выступает параллельное дпнение двухполюсиилоа Ее н Я,, т. е. У =1% +1!Зе= !110а+1/1!Р=2 10-' См. и', Пример 13.3, Для устройства, рассмотренного в примере 13.1, определить )(гшектр Я~,„(1» эквивалентного генератора шумового тока, подключенного ко входа)у устройства по схеме рпс. !З.б,а.
Решение, 1. Двухполюсипки )7, п Ле являются источниками теплового шума, :,~юздейсгвне которого на вход рассматриваемого устройства целесообразно пред. '~тянись с помощью одного обшего источника шумового тока. Спектр этого нсточ;пака частотно-независим, при этом согласно (13.3а) при номинальных условиях 1(Т = 300'С) Зы — айг!з-а 1,38.!О-т' 300.2.!О " ЗЗ !0™Аз(Гц 2. Все источники шума взаимно-независимы, поэтому в соответствия с (138) и (13.17) 3г (!) =311+Ь!!).Рз (1+1 ь)1) (У )»+5»=63 !О '»(!+160!1)+ +40.10»»(1+!6)1)+33.10 " 63 10 '»(1-ь160/!) =63.10-'»...
., 10""!1 А»)ги. Интенсивности шумовых процессов с равномерными спектральными плотностями часто удобно характеризовать с помощью нх резистивных эквивалентов — сопротивлением ц>ума )! или праводнмостшо 6 . При этом считают, что источнику напряжения со спектральной плотностью 5» соответствуют шумы резистора сопротивлением Гг =Б„)4АТ, а источнику тока са спектральной плогностью Я> — шумы резпстпвной праволимости С»Ш=Б;(4й), Следует отметить, что двухполюсннкн !с и 6'„выступа!о> только в роли характеристик интенсивности шума.
Онн не являются элементами принципиальных схем усилителей (на эквивалент. ных скгнальных схемах генератор шумового напряжения заменя. ется коротким замыканием, а генератор шумового тока — разры вом) Трацзисторным каскалам на биполярных транзисторах соответствуют значения )! =-20...500 Ом и 6»,=-10га .1О-о См, каскадам на полевых транзисторах !г,„— --20...300 Ом и 6„— блн: кне к нулю. 133. ДЕЙСТВУ10ЩЕЕ ЗНАЧЕНИЕ ШУЛ)А НА ВЫХОЛЕ ЧАСТОТНО-СЕЛЕКТИРИОЩЕИ ЦЕПИ Основным параметром, определчюшим степень возлействня шумов на усилительный тракт, является действующее значение и» .
» шумового напряжения, поро>клснпога совокупностью всех источников шумя на выходе тракта. Г!апра>кение о»» называе~. ся общим илн интегральным шумом усилителя. Прн этом в соответствии с соотношениями (13.1), (13.2) и (13.8) и сделанными при их анализе замечаниями — '%~ оз »ч» х»,;~ »и» л' гю (!3.!8) (13. 10) 376 где 1/» „„—.действующее значепне шума па выхоле от п-го эквивалентного источника; 1 — общее число шумовых источников, вно сящих заметный вклал в общий шумовой процесс.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
