выше степень не-импедансов вхо-

1.2.5. Коэффициент ослабления синфазного сигнала

и его увеличение

Напряжение на выходе ОУ U, = /Су (вхд + bJoc) со держит уменьшенную в Кос Рз синфазную составляющую входного

сигнала.. Показатель Кос. меньше, чем идентичности дов ОУ.

Для увеличения Кос. обычно применяется параллельная ОС по си1гфазному сигналу, цепь которой строится на базе дополнительного усилителя А2 (рис, 1.23), устанавливающего близкие к нулю уровни синфазных напряжений на входах А1 при любом Ub\ [23]. Подстройкой погенциометра и балансировкой емкостей конденсаторов С/ и С2 нетрудно получить Кос > 90 дБ- Допускается подача на входы схемы низкочастотного (<;10 кГц) синфазного сигнала до 75 В.

Заменяя 153УД1 на 153УД6 или 153УД2 с корректирующим расширяют частотный диапазон с улучшенными значениями Коа

Рис, 1.23 Включение дополнительного ОУ для увеличения коэффициента ослабления синфазного сигнала

/Сос>60 дБ до частоты 1,5 кГц, Кос>60 дБ до НЮ кГц

конденсатором емкостью 5 пФ, схемы. Другие цепи усилителей рассмотрены в гл. 2.

1.2.6. Шумовые свойства ОУ общего применения

Шумовые свойства ОУ могут быть отображены входными генераторами Суп и (рис. 1.24), действие которых эквивалентно э. д. с. шума Сц У + ,

Квадрат среднеквадратичного значения шума в единичной полосе частот (1 Гц), приведенного ко входу ОУ, составит

el.,e-\-lfnR-i+WR

(1.19)

где последнее слагаемое предстааляет собой спектральную плотность теплового шума резистора Rp.

В документации На ОУ общего применения часто отсутствуют сведения об их шумовых свойствах. Поэтому остановимся на результатах экспериментального определения шумов наиболее употребительных типов ОУ. Из выражения (1.19) видно, что для определения спектральной плотности бщ достаточно произвести измерения при Rr =: 0. Спектральную плотность тока щ можно опреде-

Рис. 1.24. Генераторы шума ОУ

ЛИТЬ, измерив напряжение евх при большом значении R. (как правило, при 100 кОм). Номиналы резистора R, при которых измерялся и по выражению (1.19) определялся шумовой ток усилителей, были выбраны 100 кОм для ОУ типа 153УД1, 153УД2 и 1 ЛЮм для остальных типов. Элементы цепей коррекции ОУ 153УД1 и 153УД2 подбирались таким образом, чтобы коэффициент усиления схем оставался постоя1П1ым и равным 10 по крайней мере до частоты 100 кГц.

Экспериментально полученные зависимости типовых значений шумовых параметров ОУ от частоты и сопротивления источника сигнала приведены на рис. 1.25, нз которого следует, что шумовые напряжения всех типов усилителей имеют практически одинаковую зависимость от частоты и отличаются лишь своей величиной. Наименьшее значение имеет самый простой ОУ типа 153УД1, а наибольшее - усилитель на полевых транзисторах (рис. 1.25, а}.

Низкочастотный шум (типа 1 ) преобладает у всех ОУ в области частот до 1 кГц. Исключение составляет лишь ОУ типа 140УД7, шумовое напряжение которого слабо зависит от частоты в исследуедюм диапазоне, что указывает на низкий уровень избыточного шума. Это можно объяснить следующим образом. Основная часть низкочастотных шумов определяется флуктуациями носителей заряда, вызываемыми захватом носителей ловушками, которые обусловлены дефектами кристалла в объеме и на поверхности- Применяемая обычно в усилителе этого типа пассивация кристалла нитридом кремния, стабилизирующая поверхность и понижающая активность поверхностных ловушек, значительно уменьшает составляющую низкочастотного шума. Эта составляющая обусловлена флуктуационными явлениями иа поверхности полупроводника, что снижает шум такого вида и делает его преобладающим в области более низких частот (менее ЮГц). Экспериментальные зависимости шумовых токов исследованных ОУ представлены на рис. 1.25, б.

Сравнивая между собой характеристики, приведенные на рис. 1.25, б, можно заметить, что усилитель с минимальным значением

(153УД1) имеет наибольший уровень шумового тока и наоборот (например, ОУ 140УД6). Такую зависимость между шумовыми напряжениями и токами усилителей различных типов можно связать с napaj*ieTpaMH и структурой их входных каскадов. Действительно, снижение входных токов ОУ, а следовательно, и их шумовых токов [8] достигается, как правило, за счет усложнения входных каскадов (введения добавочных элементов), что приводит к появлению дополнительных источников шума, которые увеличивают приведенное ко входу шумовое напряжение ОУ.

На рис. 1.25, б отсутствует экспериментальная зависимость тока от частоты для ОУ с ПТ на входе. Это объясняется тем, что шумовой

ток такого усилителя трудно измерить из-за его малости. Использование в этом случае резисторов /?г с иомииалолг более 10 МОи не дает желаемого результата по той причине, что тепловой шум этих резисторов больше чем на порядок превышает составляюш,ук> входного шума усилителя, обусловленную шумовым током. Можно лишь отметить, что в диапазоне частот JO Гц-100 кГц значения ОУ типа 544УД1 меньше 0,5 - Ю * нА/КГц.

го о

10 5 о

±10 ±10 е ,8 6}

10 йг,ноп

Рис, 1.25. Шумовые .характеристики ОУ:

- тавлсичость прииедепного ко входу эквниалснтного шумового напряжския от частое ты; б - заиисими;ть прицеленного ко оходу кишылСитчого шумовою тш-т чт частоты] 3 - зависимость привеленны\ по входу эквивалентных шумоаых нап1)яжсн>1й ч токпй ОУ типа 140УДб от HJtTpimciiHn питания на различных частотах, г - завнснмости коэ41 фицнелти шма ОУ от со(((юП(илс и)г кстачпчкз сигнала на ч,)Сготе 1 кГц, Л 53УД1г 2) 153УД2-, 3) 1№УД7: 4) ИОУДб, 5) иОУДа и &14УД1

Экспериментальные исследования показали, что шумовые характеристики ОУ практически не зависят or напряжения литания £у (рис. 1.25, в). Так, при изменении от ±5 до ±:20 В зиачеиия

и всех типов ОУ на любой частоте отличаются от приведенных не более чем на 20%. Это можно объяснить тем, что ток, задаваемый внутренними генераторами тока во входные каскады усилителей, мало меняется с изменением питающего напряжения, а именно, его величина в значительной мере определяет уровень шумовых напряжений и токов ОУ.