Электроника - практический курс - Джонс М.Х.
ISBN 5-901095-01-4
Скачать (прямая ссылка):
величина этого эквивалентного дополнительного сопротивления должна быть
порядка \/gm ; таким образом при типичных значениях gm от 1000 мкСм до
3000 мкСм дополнительное сопротивление будет иметь величину порядка сотен
ом. Поэтому шум дополнительного сопротивления будет существенным по
сравнению с тепловым шумом источника сигнала только в том случае, если
сопротивление последнего на самом деле очень мало.
В случае полевых транзисторов - в том, что касается звукового диапазона
частот, - на первое место выдвигается 1//-шум. Он может сильно меняться
от одного транзистора к другому. В общем случае шумовой ток на входе
чрезвычайно мал в звуковом диапазоне частот, так что лучшие значе-
Согласование сопротивлений для минимизации шума усилителя 97
ния коэффициента шума можно получить при больших сопротивлениях источника
сигнала.
Для полевых транзисторов с р-п переходом оптимальные значения
сопротивлений источника сигнала лежат в пределах от 1МОм до 10 МОм, и в
этом случае коэффициент шума обычно получается меньшим 1 дБ. Очень
хороших результатов можно достичь в звуковом диапазоне при сопротивлениях
источника от 50 кОм до 100 МОм. На рис. 5.11 приведен малошумящий
усилитель напряжения звукового диапазона с полевым транзистором на входе.
Схема работает удовлетворительно с хорошими экземплярами транзисторов
типа 2N3819; при появлении какого-либо чрезмерного шума следует принимать
меры по его устранению. Входное сопротивление равно Л,; при необходимости
его можно увеличить до нескольких сотен мегаом.
Рис. 5.11. Малошумящий усилитель напряжения с полевым транзистором на
входе. Подстройкой R2 устанавливают напряжение на коллекторе транзистора
Т} равным +10 В. Коэффициент усиления напряжения * \//3 = (Л3 + Л, )/Ri и
100. Шумовые показатели оказываются низкими при сопротивлениях источника
сигнала из интервала 50 кОм - 10 МОм.
За полевым транзистором следует стандартный усилитель на биполярных
транзисторах, в котором используется схема Дарлингтона, чтобы избежать
чрезмерного шунтирования 200-килоомного резистора Я4 в цепи стока.
Отрицательная обратная связь, охватывающая весь усилитель и
осуществляемая резисторами Rs и R3, стабилизирует коэффициент усиления
напряжения. Подстраиваемый резистор смещения Я2 дает возможность
компенсиро-
7 Зак. 4729.
98 Согласование сопротивлений
вать разброс напряжений отсечки полевых транзисторов в широком диапазоне.
МОП-транзистор, у которого нет р-п переходов вовсе, свободен от дробового
шума. Однако в нем напряжение 1//-шума может быть в 100 раз больше, чем у
полевого транзистора с р-п переходом. Очень малый шумовой ток на входе и
исключительно малый входной ток утечки означают, что можно использовать
источники сигналов с большими значениями сопротивлений: необходимы
величины порядка 100 МОм и выше, чтобы получить разумные значения
коэффициента шума в звуковом диапазоне. На высоких частотах (десятки и
сотни мегагерц) шумовые характеристики как полевого транзистора с р-п
переходом, так и МОП-транзистора значительно изменяются. Напряжение 1//-
шума более не является существенным, а входной шумовой ток заметно растет
из-за емкостной связи между каналом и затвором. В этом случае оптимальное
сопротивление источника сигнала может доходить до одной тысячной от
значения, относящегося к низким частотам.
5.10 Принцип изменения сопротивления
Теперь, обсудив критерии согласования сопротивлений, уместно рассмотреть
имеющиеся методы изменения выходного сопротивления, когда источник должен
питать уже существующую нагрузку и критерий согласования не выполняется.
Два примера будут иллюстрацией того, с какими проблемами при этом можно
столкнуться.
(a) Нам нужно согласовать микрофон с 30-омным сопротивлением со входом
малошумящего усилителя на биполярных транзисторах, подобного усилителю,
приведенному на рис. 5.10. Входное сопротивление усилителя много больше,
чем сопротивление микрофона, так что с передачей напряжения все в
порядке. Однако для получения оптимального коэффициента шума, нужно,
чтобы рассматриваемое со стороны усилителя сопротивление источника
находилось в пределах от 1 кОм до 10 кОм. Поэтому нам необходимо
преобразовать сопротивление 30-омного микрофона до величины порядка 5
кОм. Чтобы выполнить это, следует воспользоваться повышающим
трансформатором.
(b) У нас имеется генератор с большим выходным сопротивлением, равным
10 кОм. Этот генератор необходимо использовать для тестирования ряда
транзисторных усилителей с входными сопротивлениями из широкого диапазона
от 1кОм до 20 кОм. Предположим, мы хотим на каждый усилитель по очереди
подавать одно и то же напряжение сигнала, не производя изменений на
выходе генератора. Мы должны преобразовать выходное сопротивление
генератора так, чтобы его значение изменилось от 10 кОм до некоторой
величины, не превышающей 100 ом. В этом случае следует использовать эмит-
терный повторитель.
Изменение сопротивления с помощью трансформатора 99
