Доставка цветов в Севастополе: SevCvety.ru
Главная -> Операционные усилители

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

выполненного в виде усилителя с резистором в цепи обратной связи. Сначала рассмотрим идеальный источник тока, подсоединенный к частотно-независимой операционной схеме (рис. 12.14,а). Выходное напряжение шумов

(12.38)

наблюдаемое в полосе частот Л/, снова имеет три составляющие: составляющую напряжения Ещ, токовую составляющую ImR и резистивную составляющую yAkTRAf.


ш вых

Резистор без шумов


ш.вы>

Эквивалентный входной ток шумов

Усилитель без шумов

Рис. 12.14. Шумы преобразователя ток - напряжение. И первая (а), и вторая (в) эквивалентные схемы дают один и тот же эквивалентный входной ток шумов /ц, (б).

Уравнение (12.38) аналогично по виду уравнению (12.25), и зависимость Яш. вых от R также следует графикам рис. 12.11: выходной шум увеличивается с увеличением сопротивления обратной связи R. Однако, поскольку выход с шумами плохо просматривается на осциллографе, то можно дать первую рекомендацию: чтобы устранить возмущающее влияние шумов, следует использовать резистор R с достаточно малым сопротивлением. Но малое сопротивление обратной связи означает малый коэффициент усиления сигнала. Следовательно, к первой рекомендации нужно добавить вторую: уменьшенный коэффициент усиления следует поднять с помощью резистивной Т-образной цепи.

Такой подход является совершенно неправильным. Выходное напряжение шумов, если его не соотнести с напряжением выходного сигнала, недостаточно для определения шумовых характеристик. Так как оба выходных напряжения изменяются в зависимости от величины R, то лучше отнести их ко входу.

Деление на коэффициент усиления с обратной связью \G\=R дает эквивалентный входной ток шумов

/.,, = Y{EjRf-\~ (Г 4kTAf/R. (12.39)



Вклады шумов операционного усилителя

ViEjRr + (rj (12.40)

ш шумов резистора обратной связи

УШГКЩ (12.41)

представлены диаграммами шумов (рис. 12.15) для двух частотных диапазонов. При R - Q коэффициент усиления сигнала равен нулю и эквивалентный входной ток шумов /ш.вх равен бесконечности. С увеличением R вклад составляющей напряжения Em/R уменьшается. Цри величине

R=EJJ\ (12.42)

составляющая напряжения исчезает на фоне независимой токовой составляющей которая представляет минимальный шу--мовой фон, который достижим в данном операционном усилителе.

Однако прежде, чем это произойдет, резистивная составляющая yikTAf/R станет доминирующей в значительном диапазоне изменения величины сопротивления резистора обратной связи. В случае операционного усилителя с ПТ-входом и частично при биполярном усилителе в более широкой полосе частот неправильный выбор величины R ведет к тому, что максимально возможное отношение сигнал/шум ограничивается не только шумами операционного усилителя, но и тепловыми шумами резистора обратной связи. Чтобы достичь максимально возможного отношения сигнал/шум 1вх ~ш в операционной схеме, возбуждае--мой источником тока, уровень сопротивления цепи обратной связи должен быть очень высок.

Как мы поступим с этим выводом? Либо мы обратим внимание на тот факт, что в соответствии с уравнением (12.39) и рис. 12.14,6 резистор обратной связи R дает вклад в ток входных шумов /ш.вх не за счет напряжения тепловых шумов, а скорее за счет тока тепловых шумов AkTAf/R, который уменьшается с увеличением R. Или мы примем за основу, что в соответствии с уравнением (12.38) и рис. 12.14, а напряжение тепловых шумов резистора обратной связи AkTRAf как одна из составляющих напряжения выходных шумов Ёш. вых увеличивается пропорционально ] ?, в то время как напряжение выходного сигнала увеличивается пропорционально R. В обоих случаях мы приходим к тому, что увеличение сопротивления обратной связи ведет к улучшению отношения сигнал/шум.

Величина резистора обратной связи R определяется в основном диапазоном входного тока сигнала. Ток величиной 1 мА аельзя изме1рить при использовании резистора 1 МОм, так как



ДЛЯ ЭТОГО потребовался бы усилитель с диапазоном выходного напряжения 1 кВ. Однако такой грубый случай к нам не относится; мы больше интересуемся измерением очень малых токов.


ш (x)

<о о

да с;

.ш с

Ы Юк ЮОк Ш ЮМ ЮОМ 1Г юг ЮОГ IT Сопротивление обратной связи /?,0м


ЮОк 1М ЮМ ЮОМ 1Г 10Г ЮОГ Сопротивление обратной связ>1 /?, Ом б

Рис. 12.15. Диаграммы шумов преобразователя ток - напряжение в полосе

частот 10-10 000 Гц (а) и 0,01-1 Гц (б). Пунктирные линии на верхней диаграмме получены экстраполяцией (этот диапазон Сопротивлений обратной связи недостижим из за шунтирующего действия емкости CJ, См. разд. 12 2 5). Биполярные ОУ нельзя использовать для схем с У? > 10 МОм из-за тока (см. разд. 112.5). а -Af=10 кГц, Г=300 К, биполярный £=0,65 мкВ (эфф.),

ш = 18 пА (эфф.), с ПТ-входом: Е=1,6 мкВ (эфф.), /-=57 фА (эфф.); б -Af=l Гц, =300 К, биполярный: Ящ=0,5 мкВ (пик.), /-п,=27 пА (пик.), с ПТ-входом: Е=5,& мкВ

(пик.), /-ш=3 фА (пик.).



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



0.0122
Яндекс.Метрика