==xiii
Часть 8. Проектирование малошумящей аппаратуры
- Часть 8 Проектирование малошумящей аппаратуры 473
- 8.1 Шум 473
- 8.1.1 Тепловой шум 474
- 8.1.2 Дробовый шум 475
- 8.1.3 Шум вида 1/f 476
- 8.1.4 Импульсный шум 477
- 8.1.5 Ограниченный по полосе шум 477
- 8.1.6 Интерференция 478
- 8.2 Отношение сигнал-шум и коэффициент шума 478
- 8.2.1 Плотность мощности шума и рабочая полоса частот 479
- 8.2.2 Отношение сигнал-шум 479
- 8.2.3 Коэффициент шума 479
- 8.2.4 Температура шума 480
- 8.3 Шум биполярного транзистора 481
- 8.3.1 Напряжение шума en 481
- 8.3.2 Токовый шум in 483
- 8.3.3 Напряжение шума биполярного транзистора ( вторая серия ) 484
- 8.3.4 Пример разработки: динамик в качестве микрофона 486
- 8.3.5 Дробовый шум в источниках тока и эмиттерных повторителях 487
- 8.4 Нахождение en по данным о коэффициенте шума 489
- 8.4.1 Шаг 1: зависимость NF от IC 489
- 8.4.2 Шаг 2: зависимость NF от RS 489
- 8.4.3 Шаг 3: получение en 490
- 8.4.4 Шаг 4: спектр en 491
- 8.4.5 Шаг 5: спектр in 491
- 8.4.6 Что делать, если рабочий ток выбрать нельзя 491
- 8.5 Разработка малошумящих схем на биполярных транзисторах 492
- 8.5.1 Примеры оптимизации коэффициента шума 492
- 8.5.2 Метод построения графиков шума по en и in 493
- 8.5.3 Шумовое сопротивление 494
- 8.5.4 Создание семейства шумовых кривых 495
- 8.5.5 Малошумящие схемы на биполярных транзисторах: два примера 495
- 8.5.5.A Предусилитель Найма 495
- 8.5.5.B Дифференциальный усилитель со связью по постоянному току 496
- 8.5.6 Снижение шума: биполярные и полевые транзисторы и трансформаторы 496
- 8.5.7 Пример разработки: предусилитель для «детектора молний» за $0.4 497
- 8.5.7.A Блок-схема 497
- 8.5.7.B Первый этап разработки 497
- 8.5.7.C Добавим каскод 497
- 8.5.7.D Шунтирующий каскод 497
- 8.5.7.E Входной буфер и шумовой ток 497
- 8.5.8 Выбор малошумящих биполярных транзисторов 500
- 8.5.9 Экстремальная разработка: бестрансформаторный предусилитель для ленточного микрофона со сверхнизким шумом 505
==xiv
- 8.6 Разработка малошумящих схем на полевых транзисторах 509
- 8.6.1 Напряжение шума полевого транзистора 509
- 8.6.2 Токовый шум полевых транзисторов 511
- 8.6.3 Пример разработки: широкополосный малошумящий гибридный усилитель 512
- 8.6.4 Примеры для подражания: малошумящий предусилитель SR560 512
- 8.6.5 Выбор малошумящих полевых транзисторов 515
- 8.7 Соревнование между биполярными и полевыми транзисторами в картинках 517
- 8.8 Шумы дифференциальных усилителей и усилителей с обратной связью 520
- 8.9 Шумы в схемах с операционными усилителями 521
- 8.9.1 Схема работы с табл. 8.3: выбор малошумящего усилителя 525
- 8.9.1.A Сортировка таблиц 525
- 8.9.1.B Напряжение питания, высокое и низкое напряжение 525
- 8.9.1.C Ток покоя IQ и напряжение шума 525
- 8.9.1.D Плотность шумового напряжения и тока en и in 526
- 8.9.1.E Графики шума en и in 526
- 8.9.1.F Ib и in в биполярных транзисторах: компенсация Ib 527
- 8.9.1.G Усилители с обратной связью по току 527
- 8.9.1.H Шумовое сопротивление Rn 528
- 8.9.1.I Ib и in для ОУ на полевых и МОП транзисторах 530
- 8.9.1.J Ib и температура кристалла 530
- 8.9.1.K Шум вида 1/f и частота fc точки перегиба 530
- 8.9.1.L Шум, «интегральный шум» 531
- 8.9.1.M Амплитудное значение напряжения шума в полосе 0.1–10 Hz 532
- 8.9.1.N Входная ёмкость Cin 532
- 8.9.2 Коэффициент ослабления источника питания ( КОИП ) 533
- 8.9.3 Подводя итоги: выбор малошумящего операционного усилителя 533
- 8.9.4 Малошумящие инструментальные ОУ и видеоусилители 533
- 8.9.5 Малошумящие гибридные усилители 534
- 8.10 Сигнальные трансформаторы 535
- 8.11 Шум в трансимпедансных усилителях 537
- 8.11.1 Общий обзор проблем устойчивости 537
- 8.11.2 Входной шум усилителя 538
- 8.11.3 Проблема шума enC 538
- 8.11.4 Шумы трансрезистивного усилителя 539
- 8.11.5 Пример: широкополосный усилитель для фотодиода на полевых транзисторах 540
- 8.11.6 Зависимость шума от коэффициента усиления в трансимпедансных усилителях 540
- 8.11.7 Ограничение полосы на выходе трансимпедансного усилителя 542
- 8.11.8 Композитные трансимпедансные усилители 543
- 8.11.8.A Гибридный композитный трансимпедансный усилитель 544
- 8.11.8.B Сравнение композитного и однокаскадного трансимпедансного усилителя 546
- 8.11.9 Снижение входной ёмкости: вольтодобавка в трансимпедансном усилителе 547
- 8.11.10 Изоляция входной ёмкости: каскод в трансимпедансном усилителе 548
- 8.11.10.A Создание изолирующего ёмкость каскода 548
- 8.11.10.B Следующая итерация: уточнение типа операционного усилителя 551
- 8.11.10.C Последний фокус: «регулируемый каскод» 551
- 8.11.11 Трансимпедансные усилители с емкостной обратной связью 552
- 8.11.12 Предусилитель для туннельного сканирующего микроскопа 553
- 8.11.13 Тестовое оборудование для настройки и калибровки 554
- 8.11.14 Последнее замечание 555
- 8.12 Измерение шума и источники шума 555
- 8.12.1 Измерения без источника шума 555
- 8.12.2 Пример: устройство для проверки шумов транзисторов 556
- 8.12.3 Измерения с источником шума 556
- 8.12.4 Источники сигнала и шума 558
- 8.13 Ограничение рабочей полосы и измерение среднеквадратического напряжения 561
- 8.13.1 Ограничения рабочей полосы 561
- 8.13.2 Расчёт интегрального шума 563
- 8.13.3 «Низкочастотный» шум операционных усилителей и асимметричные фильтры 564
- 8.13.4 Нахождение частоты перегиба графика 1/f 566
- 8.13.5 Измерение напряжения шума 567
- 8.13.6 Измерение шумового тока 569
- 8.13.6.A Некоторые ограничения: полоса, устойчивость, постоянное смещение 570
- 8.13.6.B Увеличение рабочей полосы с помощью усилителя тока 570
- 8.13.7 Другой путь: создание собственного прибора диапазона fA на корень из Hz 571
- 8.13.8 Некоторые любопытные факты о шуме 574
- 8.14 Улучшение отношения сигнал-шум за счёт сужения полосы 574
- 8.15 Шум источников питания 578
- 8.16 Интерференция, экранирование и заземление 579
- 8.16.1 Интерференция сигналов 579
- 8.16.1.A Подавление интерференции 580
- 8.16.1.B Сигналы, проникающие через входы, выходы и линии питания 581
- 8.16.1.C Емкостная связь 581
- 8.16.1.D Магнитная связь 581
- 8.16.1.E Печатные платы и кабели 581
- 8.16.1.F Связь на высоких частотах 582
- 8.16.2 Сигнальная земля 582
- 8.16.3 Межприборное заземление 583
- Дополнительные упражнения для части 8 588
- Обзор Части 8 590
- @A. Базовые сведения о шуме 590
- @B. Спектр шума 590
- @C. Распределение амплитуды шума 590
- @D. Источники шума 590
- @E. Тепловой шум 590
- @F. Дробовый шум 591
- @G. Шумы биполярных транзисторов 591
- @H. Шумы полевых транзисторов 591
- @I. Коэффициент шума, шумовая температура и шумовое сопротивление 592
- @J. Измерение шума и образцовые источники шума 592
- @K. Проектирование малошумящих устройств на операционных усилителях 592
- @L. Разработка малошумящих устройств на биполярных транзисторах 592
- @M. Разработка малошумящей аппаратуры на полевых транзисторах 593
- @N. Шум трансимпедансных усилителей 593
- @O. Синхронные усилители 593
- @P. Шумы источников питания 593
- @Q. Экранирование и заземление 593
==xiv
