5.4. Приведенный ко входу собственный «белый» шум повторителя

напряжения

Рассмотрим приведенную на рис. 5.7простейшую схему со 100% активной отрицательной обратной связью – схему повторителя напряжения. Выходное напряжение повторителя повторяет все, что происходит на неинвертирующем входе, в том числе и приведенное ко входу собственное шумовое напряжение.

Рис.5.7. Повторитель на базе ОУ

с приведенным ко входу

эквивалентным источником

белого шума

В качестве повторителей используются ОУ с достаточно большим входным синфазным диапазоном. Типичные представители – операционные ИТУН типа «согнутый» каскод, а также двухкаскадные ОУ, у которых первым каскадом являются простой дифкаскад или также ОИТУН типа «согнутый» каскод.

Передаточная функция операционного усилителя относительно неинвертирующего входа в однополюсном приближении:

(5.39)

–низкочастотный коэффициент усиления; – частота основного полюса;– частота единичного усиления. Передаточная функцияповторителя:

(5.40)

Или (5.41)

при учете . Как видно, передаточная функция повторителя идентична передаточной функцииRC цепочки. Мощность белого шума на выходе повторителя (при) идентична мощности белого шума на выходеRC фильтра:

(5.42)

5.5. Собственный шум многокаскадного усилителя

Пусть – приведенный ко входу первого каскада мощность его собственного шума, а– то же для второго каскада. Тогда мощность шумана выходе двухкаскадного усилителя равна

(5.43)

Здесь и– коэффициенты усиления первого второго каскадов соответственно. Если они достаточно велики (хотя бы больше трех), а приведенные ко входу шумы каскадов близки, то с большой точностью можно записать:

(5.44)

Итак, шум многокаскадного усилителя определяется шумом первого каскада.

5.6. Шум каскодного усилителя

Квадрат шумового тока входного транзистораMin в каскодном усилителе (рис.5.8) равен: (5.45)

Здесь – приведенное к затвору напряжение собственного шума транзистораMin ; – крутизна по затвору этого транзистора.

Рис. 5.8 (а) базовый

каскодный усилитель;

(b) эквивалентная схема

для расчета шумового тока

каскодного транзистора.

Каскодный транзистор M2 согласно эквивалентной схеме на рис. 2 (b) (на затворе транзистора Min – постоянный потенциал) является повторителем для приведенного ко входу его источника шума , причем нагрузкой служит сопротивление сток-истокв пологой области ВАХ во входном транзистореMin. Потенциал «повторяет» переменный потенциал на затворе, т.е., а величина шумового тока, производимого вM2 определяется резистором :

(5.46)

Сравним шумовые токи обоих транзисторов, для чего проанализируем их отношение и учтем, что приведенные ко входу среднеквадратичные шумы транзисторов Min и M2 почти одинаковы (при топологически одинаковых размерах Min и M2), т.е. :

(5.47)

Соотношение (5.45) показывает, что шумом каскодного транзистора всегда можно пренебречь.