Запорожец  Издания 

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 [ 107 ] 108 109 110 111 112 113 114 115 116 117 118 119 120 121 122 123 124 125 126 127 128 129 130 131 132 133 134 135 136 137 138 139 140 141 142 143 144 145 146 147 148 149 150 151 152 153 154 155 156 157 158 159 160 161 162 163 164 165 166 167 168 169 170 171 172 173 174 175 176 177 178 179 180 181 182 183 184 185 186 187 188 189 190 191 192 193


1*ИС. 5.30, Пример схемы дая оценки шума.

будет дробовой шум. Результирующее напряжение шума при воздействии всех трех источников равно 221 нВ/Гц, или 28 мкВ, при полосе пропускания 10 кГц.

Из рассмотренного примера следует, что при больших Rs желательно, чтобы ток дробового шума был как можно меньше. Этого можно достичь за счет уменьшения тока смещения, что легко достижимо, если использовать МОП-ОУ с /д менее 10 пА.

5.16. Термины и определения

Мы рассмотрели ряд основных характеристик ОУ, теперь дадим определения некоторых терминов, связанных с ОУ.

/. Взаимодействие усилителей. В ряде случаев на одном кристалле ИС располагают более одного ОУ, например в микросхемах 747, которые содержат два полных ОУ 741 на одном кристалле ИС. Другой пример - «счетверенный» ОУ серии 124, в котором на одном кристалле размещены четыре ОУ.

Взаимодействие усилителей отражает степень влияния друг на друга ОУ, расположенных на одном кристалле. Оно обычно выражается как отношение изменения входного напряжения смещения одного ОУ к результирующему изменению выходного напряжения другого ОУ, расположенных на одном кристалле. Это отношение выражается в децибелах, причем указывается частота или диапазон частот, при которых проводились измерения.

2. LL ирина полосы пропускания - частота, на которой коэффициент усиления по напряжению ОУ уменьшается на 3 дБ по

С дробовым шумом, равно 0,18 пА/Гц2-250 кОм = 45 нВ/Гц1/2 Результирующее шумовое напряжение при воздействии всех трех источников в данном случае составит 80 нВ/Гц/, или 10 мкВ при полосе пропусхання 10 кГц.

При Rs = 1 МОм напряжение теплового шума будет = = 127 нВ/Гц, а дробовой шум вызовет на Rg падение напря-жения i,„7?.5 = 0,18 пА/Гц"/-1 МОм = 180 нВ/Гц/г, следовательно, наиболее важным источником шума в данном случае



сравнению со своим значением на нулевой частоте. Численно это соответствует 0,707 от коэффициента усиления на нулевой частоте. Ширина полосы пропускания без обратной связи - это частота, на которой коэффициент усиления ОУ без обратной связи уменьшается на 3 дБ по отношению к коэффициенту усиления без обратной связи на нулевой частоте, Aql (0). В ОУ с внутренней компенсацией ширина полосы пропускания без обратной связи составляет около 10 Гц. Ширина полосы пропускания с обратной связью, BWcl,-это частота, на которой коэффициент усиления с обратной связью уменьшается на 3 дБ по сравнению со значением на нулевой частоте, Ась (0)- В большинстве случаев ширина полосы пропускания с обратной связью много больше шч1рины полосы пропускания без обратной связи, BWob-

3. Синфазное входное сопротивление, li (см), отношение изменения входного синфазного напряжения к изменению тока на входах ОУ.

4. Коэффициент ослабления синфазного сигнала (КОСС), отношение коэффициента усиления дифференциального входного напряжения к коэффициенту синфазного входного напряжения, КОСС = Аг,м/Асм- Обычно он выражается в децибелах, т. е. КОССдБ = 20 Ig (Апм/Асм)-

5. Коэффициент усиления синфазного напряжения, Асм, отношение изменения выходного напряжения к синфазному входному напряжению ОУ, Лсм = До/Асм- Синфазное входное напряжение - среднеарифметическое двух входных напряжений ОУ. Vcm = (V + Vb)/2.


Лом ==Aol = UVoMVdm VaO

6. Коэффициент усиления дифференциального напряокения. Лом, отношение изменения выходного напряжения к изменению напряжения между двумя входами ОУ, Vi = Va - Vb- Коэффициент усиления дифференциального напряжения абсолютно идентичен коэффициенту усиления по напряжению ОУ без обратной связи, Аш1 = Аоь = AVolAVoM.

7. Эквивалентный входной шумовой ток. Входной ток (ток Смещения) ОУ - постоянный ток, однако существуют незначи-льные флуктуации входного тока, имеющие случайную природу, и флуктуации можно рассматривать как шумовой ток, который Накладывается на постоянный входной ток, и представить в виде

нещпего по отношению к ОУ источника тока. Входной ток шума



328 Глава 5

£

принято выражать через его спектральную плотность, обычно в единицах nA/fn/.

8. Эквивалентное входное напряжение шума. Различные компоненты схемы ОУ являются источниками шума. Этот шум усиливается вместе с полезным сигналом и появляется на выходе. Влияние внутреннего шума ОУ выражают через эквивалентное напряжение шума, приложенное между двумя входами ОУ. Эквивалентное входное напряжение шума, у, (д) - это случайное напряжение с постоянной составляющей, равной нулю, с отличным от нуля среднеквадратичным отклонением. Напряжение шума пропорционально корню квадратно.му из ширины полосы пропускания усилителя (с обратной связью), т. е. для оценки и, („) необходимо знать диапазон частот усилителя. Очень часто для описания напряжения шума используют спектральную плотность, которая равна напряжению шума на единицу ширины полосы пропускания (т. е. 1 Гц) и обычно выражается в единицах нВ/Гц.

9. Ширина полосы пропускания при максимальной мощности. Ширина полосы пропускания при максимальной мощности - это частота, на которой коэффициент усиления по напряжению с обратной связью становится на 3 дБ ниже коэффициента усиления с обратной связью на нулевой частоте при максимальной амплитуде и скорости нарастания выходного сигнала.

10. Нелинейные искажения. Из-за нелинейностей ОУ выходное напряжение не будет точно повторять входное. Количественно искажения, вносимые ОУ при определенных условиях, можно найти при оценке реакции ОУ на синусоидальное входное возбуждение как отношения амплитуд различных гармоник к амплитуде основной гармоники выходного напряжения. Эти отношения обычно выражаются в процентах, например процентное искажение по второй гармонике и т. д. Суммарные нелинейные искажения можно найти по следующей формуле:

THD = [(y?+ К? + У4+ "У-\т%}1Уи

где THD - суммарные нелинейные искажения, а Vu V, Vg и т. д. - амплитуды основной гармоники (У), второй гармоники (Vg), третьей гармоники (Уд) и т. д. выходного напряжения ОУ

11. Входной ток смещения, /в, или /bias- Для нормальной работы ОУ через его входы должен течь определенный ток (втекать в ОУ или вытекать из ОУ). Среднеарифметическое от двух входных токов называется входным током смещения, /в, или /bias- Е ОУ с биполярными транзисторами на входе /д обычно лежит в диапазоне от 1 мкА до 1 нА. В ОУ на полевых транзисторах с р/г-переходом /д может изменяться в пределах от 1 до 10 пА, а в ОУ с МОП-транзисторами на входе / может быть еше меньше.



0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 [ 107 ] 108 109 110 111 112 113 114 115 116 117 118 119 120 121 122 123 124 125 126 127 128 129 130 131 132 133 134 135 136 137 138 139 140 141 142 143 144 145 146 147 148 149 150 151 152 153 154 155 156 157 158 159 160 161 162 163 164 165 166 167 168 169 170 171 172 173 174 175 176 177 178 179 180 181 182 183 184 185 186 187 188 189 190 191 192 193