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

Тепловые шумы вызываются хаотическим движением носителей заряда в проводнике, создающим в нем напряжение шумов Уш. Эффективное (действующее) значение такого напряжения шумов Уш, возникающих в результате термогенерации, можно определить из уравнения

У = /АКГЩШ), (6.1)

где К-постоянная Больцмана, равная 1,38-10- Дж/К; Т - температура в градусах Кельвина, равная температуре в градусах Цельсия плюс 273 °С; R - сопротивление проводника; ПП - полоса пропускания в герцах.

Анализируя это уравнение, можно видеть, что тепловой шум растет с увеличением температуры, сопротивления и полосы пропускания.

Хотя в полупроводнике можно задать постоянный ток с неизменным средним значением, однако этот ток будет иметь случайные отклонения от заданного значения. .Эффективное, значение этих колебаний называется током шумов /ш, а генерируемые таким образом шумы называются дробовыми шумами. Их эффективное значение можно определить из уравнения

/ = V29/(nn), (6.2)

где q - заряд электрона, равный 1,6-10" Кл; / - среднее значение постоянного тока в полупроводнике; ПП - полоса пропускания.

И в этом случае тоже чем шире полоса пропускания, тем больше шумы, т. е., иначе говоря, у усилителей с более узкой полосой пропускания меньший ожидаемый уровень шумов. Разу-= меется, ток шумов /ш, проходя через сопротивление R, будет создавать напряжение шумов RI.

В дополнение к дробовым шумам полупроводники имеют низкочастотные шумы, называемые фликкер-шумами, или шумами вида l/f. Последнее обозначение отражает тот факт, что эти шумы обратно пропорциональны частоте, т. е. величина флик-кер-шумов будет больше при меньших значениях частоты /.

6.8. Эквивалентный входной шум"

ОУ содержит большое количество активных и пассивных компонентов, генерирующих шумы и добавляющих их к сигналу на выходе. Эти источники шумов можно представить при помощи генераторов напряжения и тока шумов, включенных

) В отечественной литературе принят термин «шум, приведенный по входу».- Прим. ред.



на вход эквивалентной схемы усилителя, как показано на фиг. 6.14. Эту эквивалентную схему иногда называют шумовой моделью усилителя. Суммарный эффект от этих генераторов шумов составляет эквивалентное входное напряжение шумов Увх. ш. Умножив величину эквивалентного шума на входе на коэффициент усиления каскада, можно рассчитать выходное напряжение шумов Увых. ш»

которое будет иметь данный каскад ОУ. Если пренебречь тепловыми шумами источника сигнала, то можно показать, что эквивалентное входное напряжение шумов

"ос -ЛЛЛЛг-


Фиг. 6.14. Внутренние напряжение и ток шумов усилителя можно представить в виде включенных на его входе генераторов напряжения и тока.

Увх.ш связано с паспортными значениями входных напряжения Уш и тока /ш шумов усилителя следующим соотношением:

(6.3)

где Ушх. ш - среднеквадратичное значение эквивалентного напряжения входных шумов; Ущ - приведенное в спецификаций на усилитель среднеквадратичное значение входного напряжения шумов; /ш - приведенное в спецификации среднеквадратичное значение входного тока шумов; Roc - сопротивление обратной связи.

Можно показать, что для эквивалентного входного напряжения шумов Увх. ш схема ОУ является неинвертирующей, как это показано на фиг. 6.15. Иногда в спецификациях на ОУ приводит кривые зависимости широкополосных входных шумов от сопротивления источника, подобные показанным на фиг. 6.15,6, а на ОУ общего назначения и частотные характеристики входногб напряжения Уш и входного тока /ш шумов, представленные на фиг. 6.15,6 и г. Ббльшие сопротивления источника значительно увеличивают шумы термогенерации, как это показано на фиг. 6.15,6. Эффект 1/f, как показано на фиг. 6.15, в и г, увеличивает шумы на низких частотах.



"ос

r-AVW-f-WW


WL

--t-1-м

-ЮПГЮмГц -

1 11 Т /огн-iifrii

у =1/

ЮО с Л7я ЮОк

Сопротив,/1енае источника. Ом

„=±15 Б

Ю ЮО Ih Юн ЮОк Частота, Гц

Ю ЮО /н Юн ЮОк Частота, Гц

Фиг. 6.15.

а-общее эффективное значение входного шума усиливается в число раз, равное коэф-

tHuneHTy усиления ОУ с ОС, который является для него неинвертирующим усилителем; -уровень шумов выше при более широкой полосе пропускания и больших значениях сопротивлений источника сигналов; е-эффективные среднеквадратичные значения входных напряжений шутОв на различных частотах; г - эффективные среднеквадратичные значения входных токов шумов на различных частотах.

Выходное напряжение шумов Увых.ш является функцией действующего значения напряжения входных шумов

lвх. ш и

. аппроксимируется выражением

У!ых.ш(/СосУвх.ш) (6.4а)

; вых. ш Кос ф1.-{Кос1\ (6.46)

где /Сое - коэффициент усиления ОУ с ОС.



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