Хоровиц П., Хилл У. Искусство схемотехники (5-е изд.,1998) (1151957), страница 121
Текст из файла (страница 121)
«„«,„- !с кОм деле мы опишем очень полезную упрощенную технику оценки шума. Метод состоит в том, что сначала выбирается интересуюшая нас частота, чтобы можно было выбрать из паспортных ЛаННЫХ тРаиэнетаРа ЗНаЧЕНИЯ Е,„И 1», В Зависимости от 1к. Затем при заданном токе козшектора с«роится график зависимости е, !как суммы вкладов е и 1„, в шум) от сопротивления источника 22,. На рис. 7 49 показано, как он выглядит при частоте 1 кГп для дифференпиального входного каскада. испо дьзуюшего согласованную транзисторную пару БМ394 со сверхвь«- соким б, работающую при коллекторком токе 50 мкА Шум напряжения е постоянный.
а напряжение 1 к„ возрастает пропорционально )2„. т.с. с наклоном 45 Линия шума усилителя строится так, как показано на рисунке. нала причем тщательна следить за тем. чтобы ока проходила через тачку на 3 лБ 1агношсннс напряжений акела 1,4) выше тачки пересечения аз денька построенных лкгши шума е1авряжсккя г, в ! Ока '„Я„Кроме того, строится линия напряжения ш'«ма сопротивления источника. которая оказывается линией уровня коэффициента шума 3 лБ Другис:!ниии уровня КШ это прямые еи пара.жгельные. как вскоре булез показано на примерах. Наилучшии каэффипкек г шума 10.2 дБ! при этом коллекторвом гоке к этой час готе наблюлае!ся ври сокро!ивлении источника 15 кОм. к легка вилеть.
ч!о коэф- ж' жз !0' 10' !0! ж" в»:";:й Рн,ом фициент шума меньше 3 лБ будет приб сопротивлении источника межлу 3009«011 и 500 кОМ.— точки, в которых линия 57ОЗзу:::-. ня коэффициента шума 3 дБ перессзайг';,, график шума усилителя. Следуюшии шаг — построение друвф-;::, кривых шума на том жс графике цркд различных токах коллектора и ча«гготах,'. а возможно и лля лру!.их типов .«р: кзя«л';. торов, с целью опенки параметров уснлж;!., геля. Перел тем как лвигатьсн в этзйх:.« направлении лалыпе, покажем. как мажвв!т к олному и тому же усилителю примснятб:,' два различных параметра. характеркзуку.;.' шие шум: шумовое сопротивление )2„::"Ж;, коэффициент шума кш 0прк 22»1, ьоюрнйз оба получаю ся кепосредсзвекк««кз тра':; фиков Шуманов сопротивление.
Наименьший!5 коэффициент шума в этом примере па-:, .1учается, ка«ла сопротивление иг'«г«чкккб:; 15 кОМ чта равно аз ношении е к, 3ая,! Опреэеляе 1ся и! ум« нгх стэг! Ргэ ! к«э:гевйеэгбгл й = г д«' Кг«эф(ОЯЯЯОЯЗ шум!«кс«ачвк ка с таким сопротивлением кахолк ся яу~::-'$ приведенного ранее выражения КШ !прк ««2,„) = ,0«с ~ 0.2 дБ Шумовае сопротивление не су1це«11«уетс:3$ реально в транзисторе или где гс еще! "'"4 Э«о параме'р. которын помогаез мсье»,,."'.'.««0 апреле «ить сопротивление исус«чвкк~ 31' 102 !05 !04 !05 !04 йи.
Ом ')сгнинмаз!нный коэффициент шЗ ;,'1«)о в идеале нада мекяпь .«ак „а, таким образом, чгабь! валс :,как мокко ближе к рсаэькамз '' 'ецию ис.гочнвка. 22», огвсчасг :,:КатыОРой пеРесекаютсн ! Рафики, „, "цйенг шума д !я сщ!рагин текин равно: а 22«л наход!и«.я ва врв :-,"вьнпе фарм» .с " «твва« бнполярвьй транзистор йте поиграем с кой мстг ,хоянным яблоком раз,!оря срс ов являет~я вопрос а гам, ч!«. ,:.-'бийг«з!ярные клк пгх!евые «рак. ч;...Мы покорна пред««ставим рт.-- : га вопроса еликоборсзв, луч ставку«лзей двух сасз язаюп!кхся пазвозим в кн«ерссах чж ткай жт 1Гз 10" 105 !0" йи, Ом Рнг 7 50 Палим напряжение вхолно«о ыума е, тси, «пел» иа бипо,«ярном гран э«с«сре 1.МЗ94 лри раэлнзных ус юанях е сравнении с ПТ с г л «крехолол« 7746465 М« я, лнтиая со«пасов «нна» пара лг -биполярных юавэяс«оров ЕМ !94 ««рк, »1 н и 1„= ! мкА -.— К мА.
борьбы сражаться двум командам )з)аг)опа1 Бе«в!сов«)вс1ог, выбрав дв) х едино. барцсн Итак. в биполярном углу-великолепный монолитный ЕМ394 - согласованная вара со сверхвысоким Г).-уже готовый к состязаниям гсм. выше). Ок работает на частоте 1 кГц с «оком коллектора от 1 мкА до 1 МА !рис.
7 501. Команда ПТ представлена монолитной парой согласованных и-канальных ПТ с р — л-переходом 2Ы6483. знаменит ой своим потрясающе низким уровнем шумов к превосходжцей, как принято считать. по :иим параметрам биволярньгс гранэисгары С«гласно паспортным данным, она рассчитана галька ка лиавазан тока стоки о 100 .ц«400 мкА !'рнс .~.51), Кза жс Гюбедигельу Решение ока.ыва- Рл. 7 ' !Маме ««»пряже«п«с азол«и «' ы«ма г ем Птс« и-ларс;о«ом Зжбаб, в «равнении .: бил "«яры;м «рами -,*ором 0МЗ94 Мон.«лкэ вся сы.ж ов иная пар» 466 Глава 7 Г)рацизионныс схемы и малопумявма аппаратура 467 30~ г~ ш» и др и !О э Е ! Гяя Гла !!!я СляраГяаваение,ОИ 7.!5.
Шум ПТ ется двойственным Полевой транзистор набирает очки по минимизации коэффициента шума КШ(ЗГ,„), достигая феноменального значения 0,05 лБ и держась намного ниже 0,2 дБ при полном сопротивлении источника от 100 кОМ до !00 МОМ. В области больших сопротивлений источника ПТ непобедимы Биполярные транзисторы опережают при малых сопротивлениях источника, в частности меньших 5 кОМ, и моГ ут достигать О,З дБ КШ при ЗГ„=- 1 кОМ при соответствующем выборе тока коллектора. Для сравнения: ПТ имеют КШ при сопротивлении источника 1 ЯОМ не лучше 2 ЛБ из-за большего шума напряжения е Как н в боксе, где быть лучшим в драке еще не означает иметь шанс на участие в чемпионате мира, так и здесь имеются несколько юных претендентов на звание лучшего малошумящего транзистора.
Например, в камплементарных ПТ с р-л-переходом 2БЗ72 и 2БК147 фирмы Тояй!Ьа используется ячеистая геометрия затвора, что позволяет получить феноменально низкое значение е 0,7 НВ,'Гцыа при З = Ю МА (это эквивалентно тепловому шуму 30-омного резистора!). Но ведь зто ПТ с нх малым входным током (и поэтому малым Г ), а отсюда и то. что шумовое сопротивление примерно равно Ю кОм При использовании их в усилителе при сопротивлении источника, равном их шумовому сопротивлению (т.е при ЗГ„= 10 кОМ), эти транзисторы непобедимы- температура шума составляет всего 2 К! Перед тем как бежать покупать мешок этих замечательных ПТ.
выслушайте несколько критических замечаний, которые заставят усомниться в безграничности их возможностен - этн ПТ имеют высокую входную емкость и большую емкость обратной связи (85 и 15 НФ соответственно х что делает их оГраниченно Годными иа высоких частотах. Их родственник ОБК117 в данном отиоГденни лу:ппе, но ! неГО выше е . Те же критические аргументы справелливы для биполярньГх комплементарных пар 2$О786 и 2БВЗЗТ фирмы Тоуо- Войщ, у ко ~орьГх при е, по крайнси мере не выше 0,55 НВ;Рцыа при умерен- ных значениях полного сопротивления я ..'-,' ТОЧНИКа И ЧЯСТОТЪГ МОЖНО ПОЛУЧИТЬ Лаке.
лучшие рабочие параметры Малое полное сопротивление иеточиякя я Биполярно-транзисторные усилия с~я, обеспечивают очень хорошие шумовые параметры в диапазоне полного солце„ тивления источника от 200 Ом до ! МОИ соответствующий оптимальный ток ЯОГь, ° лектора лежит обычно в диапазоне ш".';:,! нескольких миллиампер до 1 мкА. те",~ токи коллектора, используемые во вход,'„' ном каскаде малошумящего усилителя несколько меньше, вообще говоря, чейл в не оптимизированных по уровню НГуй(' усилительных каскадах.
При очень малых полных сопротввяь",Г ниях источника (например, 50 Ом) все!~~~'" будет преобладать шум напряжения трдГ)Г»!1 зистора и коэффициент шума будет Г(ауа( удовлетворительным. В этом случае дф~;,В ше всего использовать трансформауя~-';,;Г для увеличения уровня (и сопротивлеяГЗ)я",г источника) сигнала, рассмаз ривая д)!)~»,'.
этом сигнал на вторичной обмотке сигнал источника. Вь»СОКокачествеи!й(гй! преобразователи сигнала выпускаГотй~»а( фирмами Затея и Рг!псе!оп Арр!!СГ!.Мр: яеагсй. Например, выпускаемая последй)З(:..-; фирмой модель ПТ-предусилителя: $4(1)Г:, имеет такие шумы напряжения и тока.':з)ч!х наименьший коэффипиент шума иабх(члаа) дается при полном сопротивлении исшуХ: ника сигнала около ! МОМ. Сигналыч~.:;.
готы 1 ьгц с полным сопротивлевяе)а'...: источника порядка 100 Ом плохо согда':.;., суются с таким усилителем, так как ЛГу9:,1 напряжения усилителя бу чет ГГамцоа!':. ', больпзе теплового шума исгочиика сигяа,"ЛЗ аа; в резулщ а Ге. если таков сш нал лола%; . прямо на усилитель, коэффшнГСИГ шуФл будст раисн ! ! Л!» ЕСЛИ ЖЕ ИСГГОЛЬЗОВЯТ!а ''»Г встроенньп! (Иеобязательныя; ЛГ»вьГГЯЯФ:'-: щий трансформатор.
то уровень свгя9~.' ПОВЫШастея Вмсетс С цОЛНЬГМ сОГЗрот!~~'' '' .Гением источника, превышая цбм ГГапй!;"!"- жених усилителя, и коэффициент Гл)ЧЯ) становится равным 1.0 ЛБ На радиочастозах начиная к прива-';„ ру, прнблизителыГо от 100 к1 п, хс Роди~:.' трансформатор сделать довольно ХЕГХЯ'.' как для янастраиваемыхм (узкоГН»чосяьд н широкополосных сигналов.
При ;:Частотах легко построить атраисОриую линию передачиа с широ' Носой частот и очень хорошими рами Некоторые пути для этого отрим в гл. !3, т. 2. А вот на "ЯГИС готах (звуковых и ниже) приме";, ансформаторов проблема яично. ''',яяямечаиия: (а) Напряжение растет онально отношению числа витотяах, а полное сопротивление. онально квадрату этого отношеОму выходное полное сопротивсформатора.
повышающеа.о на' ев два раза, превосходит входное ''Фепротинление в четыре раза (за "' сания энергии) (б) Трансформа' ". вершенны. При низких частотах 'яможет доставить хлопоты магЯгасышение, при высоких — емкость ность обмоток, и всегда на' ' я потери из-за магнитных чжрдечиика и сопротивления обОаледнее к тому же является м теплового шума.
Тем не ме; работе с источником сигнала, ' 'очень малое полное сопротивбора у вас нет. а применение ' 'матора„как показываег преды' имер, дает огромньпя выигрыГЛ. 'цучшить режим работы с малым ",-сигнала и малым сопротивлеисгочника„можно применять ескую аппаратуру вроде охлаж!ТраГГсформазоров. сверхпроводясформаторов. а также СКИП водящие Кван'Г овые Интер- ' -нные Приборы). С помощью В можно измерять напрюкение по- ГЯО ' В' (в! И снова предупреж.
, пы. айтесь улучпля: ь режим рабовляя ЛОсле.ГОвательныи резистор сигнала с малым полным лением Вы прос ГО окажетесь 'ой жертвой !»аспростраиенного ния насчет коэффициента шума полное сопротивление источии'большнх значениях полиоГО сония истОчника. Нревьпцакяцих. 100 кОм, преобладает шум тока ра и лушшм устроиством для с малыми шумами будет ПТ. Рас Т 52 Зависимасяв плотности аавряасаая тепло. во~о шума о~ совротввасяяя ври температуре 25'С Показана таама ало»вость »оса ш»ма в рамам» короткого замыкания Хотя у него шум напряжения обычно больше, чем у биполярного транзистора, но ток затвора и его шум исчезающе малы, поэтому ПТ являются идеальными устройствами для усилителей, работающих с источником сигнала с большим полным сопротивлением и дающих малый шум. В связи с этим иногда полезно трактовать тепловой шум как шум тока Г =- е ;йа, что позволяет сравнивать вклад шума источника и шум тока усилителя (рис.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
