hhis11 (558077), страница 7
Текст из файла (страница 7)
а не просто плотность моШ- ности шума. На рис. 7.59 представлены графитас. показывакошие среднеквадратичное напряжение шума в паласе, которая простираегся ат постоянного тока до указанной частоты; они найдены путем интегрирования кривых мошности шума для различных операционных усилителей Выбор малошумящего ОУ. Выбрать ОУ. который минимизировал бы п2умы в некосором диапазоне частот при данном сопротивлении источника сигнала )7, как он ви'штся со стороны усилителя «» .
е включающем влияние компонентов об ратнаи ~~~ли. как э2а было спи~ало выше), достаточно просто. Вообше говоря. желательны ОУ с малым 2 для бо:ыцнх сопротивлении сшнала н с малым е„д.ш малых сопрозивлевии сигнала. Приняв что источник сигнала находится при комна2ной температуре, апре„селим суммарную платность пнесенноуо ко вхо. у на. пряжения шума как е," = 4)сТ((,. 2 е,'„'с 2,")Я;, где первое слагаемое -тепловой шу„ лва последних возникают за счет ннлр „, Р»": жения и тока слума ОУ Очевидно, ч 2ЕПЛОВай ШУМ ЯВЛЯЕтея НИЖНИМ Прсдснец" отнесенного ко входу шума. На рис 7()),.2 даны ~рафики величин е,, (при 10 кГц) х»„-", функции й, для наиболее бесшумных Оу'-.2 кагоРые мы мох.ли найти ДлЯ сРавнеящс мы включили также бескорпусный Ц~':,'.
ОУ 1 Е4!! и микромошный биполяйв22огй'„-, ОР-90 Последний, хотя и являегся п"".-".'х! несходным микромошным схпсс!лспяащД~" усилиселем, имеет большое напряж шума (входные транзисторы рабат' " "" при малом токе коллектора., а отйу!)с высокое значение г и, как следст" большой тепловой шум) а гакже б шой ток шума (биполярный вход и существенный ток базы) Эга сше— подтверждает. насколько действите и хороши призеры. Малощумящие предусилители. В да ' пение к малошумяшим ОУ имеетея; сколько превосходных ИМО малаш ших предусилителей.
В отличие от'. они обычно имеют фиксированный фИЦИЕНт УСИЛЕНИЯ. ХатЯ В НЕК 27 2РЫХ'с долях можно подключать внешний р тор установки усиления. Иногда их зывагат ссвидеоусилитессямин. песков они зачастую имею г полосу пропуск в десятки мегагерц. хозя их мажпо~ооо :.";Йсу 24( банршиш ение источник. й, О" нутй " Рис: Ео !Ъхснми н,ум !р-,исто, нс; швм" ,силяшнк врн Ю Гн1 высоким ~ос~в ш*с ~ ть также в низкочастотных скопчестве примеров можно указать 1В фирмы Р!ещеу и несколько фирмы Апа1о8 Яун!ешз. Зги уси- но имеют е менее 1 нВ«Гц'2, ется (ценой повышения вход- 'шума ! ) за счет работы входноатара в режиме относительно »ур.коллекторного тока ШУМА ШУМА е, .Эквивалентного напряжения ,Ка шума, а отсюда и козффиа,и отношения сигнал,,'шум 'га заданного исгочника-дотивный процесс. Из него ивсе данные о шуме усилителя, орут вас интересовать.
В основ . »(роцесс состоиз в приложении Известного шумового ситнала, ' "и зкзмерении амплитуды на вы еленной полосе частот. В не 'случаях (например, при согла ,входном полном сопротивлека и устройства,как это быИителях радиачастоты) источ- 721 можно заменить 2 енератором весгной и управляемой амплианий обсудим методы и аппара е понадобятся для измерения '-'Пс.,напряжения и ограничения по- ения. а сейчас предположим жете измерять эффективное зна , одного сигнала при той полосе ;.Йс которую вы выберете. иие без источника шума '.,ус~тигеля на биполярных юш ,;,"1еранзисторах. преллазначсннога кы на низких и средних частотах, о балыдое входное сопротивле Казны знать е„,.
и с„„чтобы уметь ть от»гашение сшнал шум тля сигнала с произвольным уровИухр нхсггкх схапрстгнвленне2 2 усас; ' ось выше Процедура эта проста ых. путем непасредс гееннах.о определяется коэффициент уси- ления па напряжению К„для сигналов интересуюшего нас частотного диапазона. Амплитуда их должна быть достаточна. чтобы сделать незаметным собственный шум усилителя, но не настолько велика, чтобы привести усилитель в насышеиие. Во-вторых, закорачивается вход усилителя и измеряется среднеквадратичное напряжение шума на выходе е„х. Получаем напряжение входного шума на корень из герца по выражению е =, 2(ксв' ) В,'Гц'", где В-ширина полосы измерения (см.
разд. 7.21) В-третьих, присоединив к входным клеммам резистор Я, измеряем новое значение среднеквадратичног о напряжения шума на выходе е,. Значение сопротивления резистора должно быть достаточно большим. чтобы была заметна величина появившегося шума тока, но не настолько, чтобы доминировало входное сопротивление усилителя. (Если это практически невозможно,то оставьте вход разомкнутым и используйте в качестве Я входное сопротивление усилителя.) Измеренное напряжение на выходе удовлетворяет со- отношению откуда находится „=- (1,')с) Цех оВК2) — (е,', .! 4)сТ)с)знс Если .
немножко повезет', то иметь значение буле.с лишь первое слагаемое под корнем (2.е. шум тока преобладает над шумом напряжения усилителя и над ~епловым шумом резистора. вместе вштыми). Теперь нагктем относпенне сшигш шум 2»я сигнгпш Н„с полным сопротивлением источника 72„ (;0!1 =- 1018(("„7',)2 --. 0'„-' — !0)8 (е,-', -' 2',77,' 1 4»7йи)л' где числитель .квадрат напряжения сигнала 1предполагаезси. чга оп лежит внутри полосы а). а слагаемые знамена~сусл .
это квалрахы напряжения шума усилиселя. тока шума усилителя, проходяшего 474 Глава 7 Гзрепизионпые схемы и малоштмлшал аппаратура 475 — УТ„„„),(У вЂ” !) через сопротивление Я„, и теплового шума 77„. Заметьте, что расширение полосы пропускания усилителя сверх пределов. необходимых для прохождения сигнала Г„, только уменьшает окончательное значение отношения сигнал,:шум.
Но если сигнал (7„широкополосный (например, он сам является шумом), то окончательное значение отношения сигнал!шум не зависит от ширины полосы усилителя. Во многих случаях в приведенном выражении преобладает одно из слагаемых. 7.19. Измерение с источником шума Описанная техника измерения шумовых характеристик усилителя обладает тем преимушеством, что для нее не требуется точного и регулируемога источника шума„ но зато нужен гочный вольтметр и фильтр, а также должна быть известна частотная характеристика коэффициента усиления усилителя при данном сопротивлении подключенного источника, В альтернативном методе измерения шума предполагается палача на вход широкопалосного шумового сигнала известной амплитуды и наблюдение за возрастанием напряжения выходного шума.
Хотя эта методика требует точно калиброванного источника шума, зато не нужно никаких предположений а свойствах усилителя, так как характеристики шума измеряются прямо в интересующей иас точке — на входе. Опять-таки необходимые измерения проводятся относительна прост о. Генератор шума вы подсоединяете ко входу усилителя. будучи уверенными в том. что его полное сопротивление 71, -зо самое. которое булез у источника.
намеченного дзя рабозы с этим уси:и7езем. Сначала вы опрелеляете эффективное выходное напряжение шума усилителя при ослаблении источника шума ло уровня нулевого вы хадного сигнала, затем увеличиваете среднеквадратичную амглитулх папряже. ния источника шума (7, до тех пор. Пока выходной сш пал усилителя не увеличится на 3 дБ, зто соответствуез умножению срелнеквадра 7ичного напряжеш7я на 1,41 4 Значение напряжения входного шума в полосе измерения при данном знач-- -'~ авф',: сопротивления источника равно значей~~;„'.- добавленного сигнала.
Таким абра, „"~2 усилитель имеет коэффициент шума КШ = 1О!0((!г '4йТЯ,) Отсюда можно получить значение в':., ношения сигнал)шум для сигнала щгф;.' амплитуды с тем же сопротивлен~~ ..." источника, пользуясь формулой, при~",'Ч денной в разд. 7.12. С)Ш = 10 10((77:47:Т)7„) — КШ(Р ) дБ.;,::~-'- Сутцествуют хорошие доступные кйя(($~,' рованиые источники шума, больши7( "' "'- из которых предоставляют возможн '* ослабления до прецизионного у в микровольтовом диапазоне. О еще раз: в приведенных формулах полагается., что Я„» 7(„С другой роны, если измерение коэффициента щ"" производится с согласованным ист ком сигнала, т.е. если Р = У,„. то в дыдущих выражениях необходимо тить коэффициент 4.
Заметим, что этим способом г впрямо не определяются. находится т " определенная комбинация для исто с сопротивлением„равным сопротив возбуждающего'генератора, который,: пользуется при измерении. Конечно,", еле нескольких таких измерений с":, ными сопротивлениями источниха вьг', .„ жете в результате вывести значения и . ~Ц Г(ревосходной вариацией эзо1а мет является использование теп;ювшо резистора в качестве оисточннка и Эта нзлюаолеииь7й прием разрабо ,, Фж усилителей ради*частоты с очень уровнем шума (в кспорых абы"ща Ра сапротнвление источника сны7ала „.
(1;" 50 Ом. я оно согласовано с полным в ным сопротивлением усилителях Дея~~:--,.'-.; ся это обычно следующим образом, )я.-:тк;", суд дьюара с жидким азотом помещав,,:„-т 50-омная язаглутпкав Ггак на 77рафее~Ф:"; нальном жаргоне называешься хар!", 4' спроектнрованньи резистор с преяет(71()гк жима малой нидуктивностью яли 44(""~- касты,з) так чга а77, и~ ест те74пера~' ' кипяще1о азота 77 К, вторая заглул""::: "":находится при комнатной 7 емпера,4$Ьод усилителя попеременно пад"'' я к этим двум резисторам (обычошью высококачественног о коак", о реле), в то время как мощность выходе (на некоторой цензраль ""';оте при некоторой полосе изме!)7змеряется с помощью измерителя радиочастоты.
Назовем реэтих двух измерений мощности шумов для холодного и тепло- оров соответственно 77„„, и )7„„, ;.Показать, что температура шума '' я на частоте измерения равна 'л4,,„,„)Я„„есть отношение мощ. Отсюда„воспользовавшись из разл. 7.12, имеем для коэфв;шума "~ 1О!й(Т,„,'290 + 1). 76.
Вылгллзе прелылушел выоаменгш , 75ды тима Полеллзкл. лля начала при!~йз =а(т„ч7 ) и Р =-о(7;л.т , ", аята, которлл скоро сократится; обратите с нл то, з .о вклад ш7хш усилителя, клл темперазтра шума, лобалллшоя ,ре шума резшторл ле1 очпикл. Вымите гы '7.7. Температура штхш поли ксоффи ),уоялпшлл зависят от величины позното лшознихл сигшша Я„. Покажите. что зяарактеялз7шшийся леллзинамл с„, и ~ ""746), имеет минимхм темаера-:~вы л17мв сопротивлении пстоэшшл Я„=- . 7л„цо , что прп этом знлзевлн Я„тгмлляяхтрх ' 'Еллотон форм!лов Г,, = е.
Ыдт и е согласованным входным со. Последний способ идеален ния шума усилителей, спроек, ьзх в расчезе на согласованное " ление источниа сиг'нала Наиба, ми примерами закнх усилителей радяочастазгпле тснтители нли для работы с полным сопрои исючника сигнала около 50 Ом 4!менлцне входное сопротивление '-В гл. 13 мы обсудим причины я от назпего обычного критерыи гласит что источник сигпан иметь малое внутреннее полотивленне по сравнению с полотивлением нагрузки, на кото- ботает. В этом случае е и ~ по отдельности не важны, имеет значение только общий (с согласованным источником) коэффициент шума или некоторое специфицированное значение отношения сигнал,'шум с соз ласованным источником сигнала оговоренной амплитуды. Иногда шумовые параметры выражаются явно в виде амплитуды узкополосного сигнала, необходимого для получения определенного отношения сигнал)шум иа выходе.
Обычный радиоприемник может иметь специфицированное отношение сигнал(шум !О дБ при среднеквадратичном напряжении входного сигнала 0,25 мкВ и ширине полосы 2 кГц. В этом случае процедура состоит в измерении среднеквадратичного напряжения выходного сигнала приемника в условиях возбуждения входа согласованным (по сопротивлению) источником синусоидального сигнала, вначале выведенным на ноль, а -потом дающим возрастающий (синусоидальный) сигнал до тех пор, пока среднеквадратичный выходной сигнал не достигнет уровня !О дБ; в обоих случаях ширина полосы приемника 2 кГП. Важно, чтобы используемый измерительный прибор давал истинное среднеквадратичное напряжение, когда шум и сигнал смешаны (подробнее об этом см.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
