НИЯ тока между истоком и стоком вследствие расширения обедненного слоя при увеличении напряжения стока. Хотя внутренние механизмы работы обоих транзисторов различны, однако результирующий эффект примерно одинаков [26]. Нормализованная проводимость стока ус ПТ имеет типичное значение 2%/В с типичным технологическим разбросом от 1 до 10% (у монолитного сдвоенного ПТ). В том случае, когда не применяется последовательная схема наст1ройки нуля сдвига {Rni = Rn2 = 0), этот технологический разброс играет в уравнении (3 88) главную роль КОСС операционного усилителя с ПТходом Хд - «Ут/Аус, что на порядок меньше, чем у такого же биполярного ОУ; это также является результатом меньшего значения нормализованной крутизны ут-

В области оптимального тока стока величина Хо лежит в пределах 70-90 дБ. Это соответствует возбуждению входа малым синфазным сигналом. У верхней границы диапазона входных напряжений (для р-канального ПТ у нижней границы) КОСС дифференциального каскада становится еще меньше за счет увеличения проводимости стока по мере приближения к границе области насыщения.

Влияние второго члена (3.88) у(1/ут-1/ут2) зависит от величины нормализованной внутренней проводимости источника тока y> Которая в зависимости от конкретной схемы последнего находится в пределах от 10%/В (резистор, подключенный к шине питания) до 0,1 %/В и менее (транзисторный источник тока).

Последняя, внешняя по отношению к транзистору, составляющая y(/?hi/gi-Rmlc2) возникает только в схемах с последовательной настройкой нуля сдвига. После устранения первой составляющей (например, путем введения следящей обратной связи, разд. 3.3.3) эта последняя составляющая остается решающим фактором, ограничивающим достижимый коэффициент ослабления синфазных сигналов значением 100-120 дБ, даже при наличии высококачественного источника тока с у = 0>01%/В.

3.2.5. Входной ток смещения

Входные токи смещения /~см и /+см операционного усилителя с ПТ-входом обусловлены токами утечки затворов входных полевых транзисторов. Они очень малы-от 100 пА у быстродействующих усилителей до 10 фА у электрометрических усилителей; стандартное значение этих токов в усилителях общего применения составляет 1 пА. У полевых транзисторов с каналом п-типа проводимости входные токи смещения вытекают из усилителя, и им приписывается знак «минус».

Связь между током затвора и технологическими константа--нЛЗрудноишитроллровать. Отметим лиить две имшощи&.

практическое значение характеристики - зависимости этого тока от температуры и напряжения.

Температурная зависимость входного тока смещения ОУ с ПТ-входом экспоненциальна в широком диапазоне температур:

см(7)=/см(7о)х2(-о)/1оч (3.89)

При увеличении температуры на каждые 10 °С входной ток смещения удваивается. Росту температуры от --25 до -f-125°C у ОУ с ПТ-входом соответствует увеличение входных токов в 1000 раз (от 1 пА до 1 нА), и они становятся сравнимы с входными токами биполярного ОУ [27].

Дифференциальный температурный дрейф входного тока смещения относительно велик:

d!,JdT = -{-(\n 2/10°С) х/см = +6,9%/°С х/ем, (3.89а)

однако при комнатной температуре его абсолютная величина обычно пренебрежимо мала.

На графике зависимости тока затвора л-канального ПТ от напряжения при некотором напряжении сток-затвор {/сз Л!25В (что существенно ниже напряжения пробоя затвора (6зи)макс> >50 В) наблюдается резкое увеличение тока. Оно вызвано генерацией неосновных носителей (дырок) в канале за счет столкновений ускоряемых электронов с кристаллической решеткой [28]. Данный эффект имеет место при возбуждении входа ОУ большим синфазным сигналом, и сопровождается он резким увеличением входных токов смещения и соответствующим уменьшением синфазных входных сопротивлений. Возможным решением возникающей проблемы является введение следящей обратной связи (разд. 3.3.3).

3.2.6. Входные шумы

На рис. 3.11, а показаны эквивалентные генераторы шумов ПТ [13, 15]. Тепловое движение электронов в канале сопровождается током тепловых шумов стока /шс, имеющим спектральную плотность

U-VkTg,, (3.90а)

где -эффективная проводимость канала, достаточно хорошим приближением которой является крутизна gm. Потоку носителей заряда через переход затвор - канал сопутствует возникновение тока дробовых шумов затвора /шз со спектральной плотностью

1шз=У2дГз, (3.906)

где /j срсдппп Toi-таора.

В диапазоне белого шума соответствующие спектральные плотности ешвх = 1тс1§т и tmBx=tm3 эквивалснтных генбраторов шумов Яшвх и /швх (рис. 3.11,6) опредсляются формулами

(3.91)

(3.92)

Эквивалентная спектральная плотность вш вх и в этом случае зависит от тока стока в рабочей точке, однако зависимость эта

ш.вх

С) о

Оез шумов

Рис 3 11. Физические эквиваленты генераторов шума ПТ (а) и эквивалентные им генераторы «входных» шумов вх, /швх (б).

гораздо слабее, чем у биполярного транзистора; у ПТ она обратно пропорциональна корню четвертой степени из /с. При

(/с)опт = 200 МкА и (т)опт= (Ут)опт (/с)опт = 0,6 мА/В в ОКреСТ-

ности оптимального тока стока и при комнатной температуре ешвх=5,2 нВ/уГц.

Входное напряжение шумов Еш показанного на рис. 3.7, а ОУ с ПТ-входом определяется главным образом шумами входных ПТ, так что спектральная плотность этого напряжения

еш=ешоУ(1ср)е/! \ е,=УШгЛ

(3.93)

Компонента белого шума ешо = 7,4 нВ/]/Гц мала. Однако почти во всем представляющем интерес диапазоне частот она оказывается перекрытой компонентой шума вида 1/f, формально включенной в (3.93) введением в нее частоты среза (fcp)e (рис 3.12). В отличие от биполярного усилителя данная частота среза чаще всего превышает 1 кГц и лишь у специальных малошумящих ПТ она бывает ниже 100 Гц.

Интегральное входное напряжение шумов Еш выражается следующей формулой:

гИА+#.рМ5М ---

Е,„=е,