График амплитудного спектра напряжения шума оу ad707

Для усилителей с периодической компенсацией дрейфа характерно отсутствие шумовой составляющей вида 1/f Как следствие, в области очень низких частот ОУ этого типа (в целом более шумные) генерируют меньший шум, чем малошумящие прецизионные ОУ без компенсации дрейфа. Например, ОУ AD707 имеет в полосе частот 0,1...10 Гц напряжение шума от пика до пика 0,24мкВ (п-п), а ОУ AD8571 с периодической компенсацией дрейфа в той же полосе — 1,04 мкВ (п-п). Но уже в полосе 0,0001...0,01 Гц напряжение шума ОУ AD8571 составляет всего 33 нВ (п-п) по сравнению с 118 нB(n-n) y AD707.

В конечном счете все эти шумовые компоненты обусловливают определенное напряжение шума на выходе ОУ. Спектральная плотность этого напряжения, приведенного ко входу, определяется формулой

Как правило, в технических характеристиках (спецификации) усилителей приводят следующие шумовые параметры: спектральную плотность входного напряжения шума е_N спектральную плотность входного тока шума i_n и размах входного напряжения шума от пика до пика E_N__п-п в полосе частот 0,1...10 Гц, т. е. там, где наиболее сильно проявляется фликкер-шум.

К малошумящим, как правило, относят усилители, у которых е_N не превышает 10 нВ/Гц^1/2. Для малошумящих усилителей на биполярных транзисторах характерны значительные входные токи и токи потребления. Например, один из лучших в своем классе ОУ AD797 при типичных е_N = 0,9 нВ/Гц^1/2, i_n = 2 пА/Гц^1/2 на частоте 1 кГц, E_N__п-п = 50 нВ в полосе частот 0,1...10 Гц, имеет входной ток 250 нА, а ток потребления — 8,5 мА. В то же время микромощные усилители, потребляющие от источника ток менее 10 мкА, как правило, сильно шумят (TLC1078, типичное значение е_N = 68 нВ/Гц^1/2). На рисунке приведена осциллограмма входного шума усилителя AD797 в полосе 0,1...10 Гц.

Осциллограмма входного шума оу ad797 в полосе 0.1...10 Гц

Полевые транзисторы имеют значительно меньшие уровни шумов, чем биполярные, прежде всего из-за малого уровня входной токовой шумовой составляющей i_n. Для полевых транзисторов характерны несколько физических механизмов генерации шума. Прежде всего, в выходной цепи полевого транзистора, выведенного в область насыщения тока стока, действует тепловой шум. Источником шума в этом случае является сопротивление канала транзистора.

Тепловой ток шума пропорционален крутизне S переходной характеристики прибора

Флуктуации тока в канале при прохождении носителями заряда потенциального барьера управляющего р-n-перехода порождают дробовые шумы. Дробовая составляющая входного шумового тока определяется током утечки затвора I_з.ут.

В полевых приборах, как и в биполярных, генерируется фликкер-шум вида 1/f. Этот вид шумов вызывается возмущениями потока носителей вблизи раздела поверхностей полупроводника и изолятора. Уровень шумов вида 1/f для транзисторов с управляющим р-n-переходом значительно меньше, чем для МОП-приборов.

Операционные усилители с полевыми транзисторами на входе имеют чаще всего большие шумовые напряжения, но меньшие шумовые токи, чем биполярные ОУ того же класса. Это дает им преимущество при усилении сигналов источников с высоким внутренним сопротивлением.