*f5B

характеристики, чем усилители с полевыми транзисторами на входе;

из выпускаемых отечественной промышленностью приборов усилитель типа 153УД1 имеет наименьшие значения приведенного ко входу шумового напряжения в диапазоне частот 10 Гц- 100 кГц;

в схемах, чувствительность которых определяется уровнем низкочастотного шума, желательно использовать усилители с нитридной пассивацией поверхности кристалла (типа 140УД7);

при изменении напряжения источника питания значения приведенных ко входу шумовых напряжений и токов усилителей остаются практически постоянными.

Существуют схемотехнические методы снижения шумового напряжения ОУ общего применения [99] увеличением тока смещения во входном каскаде (рис. 7.3,а). При этом достигается улучшение отношения сигнал-шум до тех пор, пока составляющая шумового тока на входе не оказывается преобладающей. Оптимальное значение входного тока смеще-

НИЯ Iсм.оит = (kTlq) {Yh2l3lRr),

где /ггш - коэффициент усиления входного транзистора; /?г- внутреннее сопротивление источника сигналов.

Например, при Rr~\ кОм и /г21э = 500 оптимальное значение /сн = 500 мкА. Следует отметить, что при таком токе смещения базовые токи /б1 и /б2 входных транзисторов равны 1 мкА, а произведение hRr=l мВ. Даже при условии хорошего согласования токов /б1 и /б2 И ВХОДНЫХ цепей транзисторов VT1 и VT2 трудно получить значение дрейфа напряжения смещения на входе лучше 5-ЮмкВГС.

Такого недостатка лишена более сложная схема на рис. 7.3,6, в которой одна пара транзисторов-VT3 и VT4 - работает в режиме относительно высоких токов для уменьшения шумового напряжения, а другая пара -VT1 и VT2 - B режиме малых токов для снижения тока смещения. Примечательно, что при базовом

Рис. 7.3. Обычный (а) и составной (б) малошумящие усилители на ОУ

токе VT3 и VT4 1 мкА hi и /б2 не превышают 20-40 нА, а разность входных токов смеш;ения hi-hz очень мала (1-2 нА). Таким образом, ошибки, обусловленные входным током смещения и разностью входных токов, менее 0,1 мкВ/°С (при Rr=l кОм).

Шумы транзисторов VT1 и VT2 довольно значительны (около 6 нВ/КГц), однако пх вклад в общий шум схемы существенно ослабляется конденсаторами С1 и С2. Другими словами, на частотах более 10 Гц роль входных транзисторов играют VT3 и VT4,. а на более низких частотах - VT1 и VT2. При указанных на схеме номиналах элементов значение приведенного ко входу шумового напряжения в области звуковых частот 20 Гц - 20 кГц не превышает 1,4 нВ/)/Гц (для сравнения отметим, что тепловой шум резистора i?r=l кОм в той же полосе составляет 4,0 нВ/КГц), а коэффициент шума равен 0,7 дБ.

Для балансировки схемы по постоянному току в цепь ОС следует ввести резистор R6 номиналом 976 Ом, чтобы эквивалентные сопротивления на обоих входах схемы были равны Rr=l кОм. Конденсатор СЗ шунтирует этот резистор и снижает эквивалентное значение его теплового шума до 0,5 нВ Гц. При других значениях сопротивления источника сигналов Rt для оптимизации шумовых параметров схемы и обеспечения температурной стабильности эмиттерный ток транзисторов VT3 и VT4 следует выбирать пропорционально 1/ VRr. Для получения хороших характеристик схемы в качестве тргнзисторов лучше использовать микросхемы типа 1НТ591.

7.1.2. УЗЛЫ БЫТОВОЙ АППАРАТУРЫ НА МАЛОШУМЯЩЕМ ОУ ТИПА К548УН1

Операционный усилитель типа К548УН1 представляет собой сдвоенный малошумящий предусилитель, предназначенный для усиления низкоуровневых сигналов. Среднее квадратическое значение приведенного ко входу шума в полосе частот 10 Гц - 10 кГц при сопротивлении источника сигналов /?г = 600 Ом равно 0,5 мкВ [100].

Оба предусилителя в схеме абсолютно идентичны, имеют внутренний прецизионный стабилизатор в цени питания, уменьшающий влияние нестабильности источника питания на 120 дБ и обеспечивающий разделение между каналами в 60 дБ. Схема К548УН1 работает от однополярного источника питания напряжением от 9 до 40 В, имеет внутреннюю компенсацию и защиту от короткого замыкания.

Предусилитель может использоваться в двух режимах: с дифференциальным входом и с одним заземленным входом. В первом случае режим входного каскада по постоянному току задается отрицательной ОС в виде резисторного делителя R1, R2 (рис. 7.4) средняя точка которого подключается к неинвертирующему входу предусилителя (вывод 2 или 13). Для обеспечения стабильности 206

напряжения смещения ток через резистор R2 должен не менее чем в 10 раз превышать входной ток /вх, который приблизительно равен 0,5 мкА. Если при этом учесть, что напряжение на входе определяется падением напряжения на двух р-п-переходах Уб.э, то максимальные сопротивления резисторов R2 и R1 в режиме с

Рис. 7.4. Основная схема подключения цепи отрицательной ОС по переменному току в усилителе 144УН1

Рис. 7.5. Усилитель воспроизведения для магнитофона с плоской амплитудно-частотной характеристикой

дифференциальным входом можно найти из выражений (7.3) и (7.4) соответственно:

10/в

5.10-Ч

= 240 кОм; Rj =

и п 2,4

-1 /?2.

(7.3); (7.4)

где Un--напряжение источника питания схемы в вольтах.

При использовании предусилителя с одним заземленным входом инвертирующий вход заземляется (вывод 2 или 13), а отрицательная ОС подается на эмиттер входного транзистора (выводе или 12). Для обеспечения стабильности напряжения смещения в-данном случае ток через резисторный делитель должен, по крайней мере, в пять раз превышать ток из средней точки делителя в эмиттер входного транзистора /о.с (ток в цепи ОС), который в наихудшем случае не превышает 100 мкА. Поэтому при одном заземленном входе для определения максимальных сопротивлений резисторов R2 и R1 справедливы следующие соотношения:

/?. = -=

5-10-

= 1,2 кОм; /?1 =

(7.5); (7.6)

Сравнивая между собой два способа включения предусилителя, можно отметить, что при использовании последнего с одним заземленным входом значение шума, приведенного ко входу предусилителя, в У2 раза меньше, так как в этом случае работает только один входной транзистор из двух.

Коэффициент усиления по постоянному току схемы, показанной на рис. 7.4, определяется отношением сопротивлений резисторов в цепи ОС, т. е. RilR2. Коэффициент усиления по переменному току равен отношению сопротивления резистора R1 к сопро-