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

г о, + Со. Ьр ~

2(1/2-1)

/ 4С,.С,ЛК2-1)У/--

I J

(6.79)

Для Со, имеем

Со, = Сев, + Ccs, + Сев, + Сев. + Св£„, (6.80)

где Ccs -~ емкость между коллектором и подложкой. Для Со, имеем

Со, = Сев, + Сед,. + Ccs,. + Сев, + Ccs. + Ссв,„. (6.80

Отхметим, что емкости база - э.миттер транзисторов q4 и Qio учитываются, поскольку коэффициент усиления но напряжению каскада эмиттерного повторителя можно считать практически равным единице.

Рассмотрим типичный пример. Предположим, что Сев " = 1,0пФ (номин.), 1,5 пФ (макс); Ccs = 1,0 пФ (номин-)-1,5 пФ (макс); Свв = Ю пФ (номин.), 15 пФ (макс). При таких емкостях получим Со, = 14 пФ (номин.), 21 пФ (макс), а Со, = 6 пФ (номин.), 9 пФ (макс). Используя формулу (6.79), поДУ

где gt = /7/2Кг = 1q/2Vt. Подставив этот результат в выра, жение, связывающее с /3, получим

lQ/2VrCp < {}2Iq/2Vj)/{Co, (1 + Со,/Ср)]. (6.74) После сокращения Iq и 2Ут выражение (6.74) принимает вид < /2/1Со, (1 + CojCp)], (6.75)

откуда требуемая емкость обратной связи равна

Cp{CoJy)(l +CojC„). (6.76)

Емкость Со, является параллельным соединением всех емкостей между узлом С,-С14-Bg-и «землей». Емкость Ср соединена с этим узлом, поэтому она будет частью Со,. Таким образом, для можно записать Со, = Со, + Ср, где Со, - сумма всех емкостей, кроме Ср. Теперь неравенство для Ср можно записать в виде

Ср(Со, + Ср)(1 + Со,/Ср) 2 =

= (Со, + Со, + Co,Co,/Cp-\-Cp)h. (6.77)

После умножения обеих частей уравнения на 2Ср и приведения подобных получим квадратное уравнение относительно Cpi

СИ/2 - 1) - (Со, + Со,) Ср - Со,Со, = О, (6.78) решая которое, найдем выражение для Ср-.



счедующие значения: Ср = 52,2 пФ (номин.). 78,3 пФ (макс.), ч" " тствующая частота единичного усиления равна = ?2Е/2лСр. При /q = 25 мкА g, = /q/41/г = 25 мкСм. В наи-"нее благоприятном случае мы доллны использовать Ср = Ср (max) = 78,3 пФ, при этом частота единичного усиления Г« 1,02 МГц.

6.2.10. Эквивалентное входное напряжение шума. Поскольку заряд электрона конечен, протекающий электрический ток не будет абсолютно постоянным, на него всегда будут накладываться незначительные флуктуации, которые называют дробовым шумом. Средний квадрат тока дробового шума по отношению к единице ширины полосы пропускания определяется выражением ffnoise) == = 2ql, где q - заряд электрона - l,6•10" Кл, а / - усредненный ток.

Из-за очень высокого коэффициента усиления по напряжению первого каскада дифференциального усилителя весь шум на выходе усилителя является следствием шумов первого каскада. Среднеквадратичный выходной шумовой ток первого каскада определяется в основном транзисторами Qj, Q2 и транзисторами Qg, Q4 активной нагрузки. Шумовые токи этих четырех транзисторов некоррелироваиы, поэтому их среднеквадратичные значения будут непосредственно складываться друг с другом. Следовательно, для среднеквадратичного значения выходного шумового тока

первого каскада можно записать /о (noise) = h + il + 1+ 4-

Для i] имеем = 2qlc, = 2q (/q/2) = qlq; подобные выражения можно записать и для трех других шумовых токов. В результате выходной шумовой ток равен io (noise) = 4<7/дА7Гц.

Эквивалентное напряжение входного шума Vi (noise) - это напряжение шума, которое, будучи приложенным к входу усилителя, приведет к возникновению выходного тока го (noise), Эти две величины связаны друг с другом через динамическую пе-

РедаТОЧНую проводимость g/ соотношением to (noise) =(2/)Ъ (noise),

где gf = Iq/iVj, а коэффициент 2 появился из-за удвоения тока схемой токового зеркала. Решая относительно среднего квадрата бивалентного напряжения входного шума, получим

Vi (псе, = Го m)l{2gff = 4(?/д/(/д/21/г) = leqVl/lQ. (6.82)

y„oise) = 16ЙГ1/, ,. (-

Поскольку Vj = kT/q и qVr = kT, справедливо равенство



У? (noise) = ШТ{Ут11с) + Ш{2ГЬЬ) =

= ЪкТ[2(Ут11о) + ГЬЬ]-

(6.85)

Используя Iq = 25 мкА и Гьь = 150 Ом, получим численное значение эквивалентного среднеквадратичного напряжения входного шума

t(noise) = 3,20-10-о[2(25 мВ/25 мкА) + 150] Ом =

= 3,20.10-2«(2000 + 150) Ом = 6,88-10"" ВГц. (6.86)

Среднеквадратичное значение напряжения шума (спектральная плотность) равно

Vl (noise) = 8,295 иВ/Гц/ (6.87)

Эквивалентная ширина полосы пропускания шума равна ширине полосы пропускания по уровню 3 дБ, умноженной на я/2 для системы с одной точкой излома частотной характеристики. Следовательно, если для приведенного выше примера ширина полосы пропускания по уровню 3 дБ равна 10 кГц, то эквивалентная ширина полосы пропускания шума равна 15,71 кГц. Общее среднеквадратичное значение напряжения шума с такой шириной полосы пропускания равно

У.-(noise) = 8,295 нВ/Гц" (15,71 кГц)/=1,04 мкВ. (6.88)

Если входной каскад выполнен по схеме Дарлингтона, то передаточная проводимость g, равна половине приведенного выше значения, т. е. Iq/8Vt- Кроме того, из-за наличия в схеме дифференциальлого усилителя входного каскада четырех (а двух) транзисторов тепловое напряжение должно вычисляться с учетом того, что общее сопротивление базы равно 4гьу. В Р зультате среднеквадратичное эквивалентное нанрялсение входного

При 7 = 290 К = 17 °С 4/гГ = 1,60-10-» Дж и соотношение (6.83) можно переписать в виде

Mnoise) = 6,4.10-° [VtHq) В/Гц. (6.84)

Кроме шума, возникаюш,его из-за случайных флуктуации транзисторных токов (дробового шума), имеют место незначительные шумы, связанные с напряжением теплового шума, падающего на распределенном сопротивлении базы транзистора, гьь-. Для двух транзисторов дифференциального усилителя средний квадрат напряжения теплового шума, связанного с двумя сопротивлениями базы, равно ytii = 4kT {2гьь). Суммарный средний квадрат эквивалентного напряжения входного шума усилителя определяется выражением



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