Шумы в полевых транзисторах

December 21, 2011 by admin Комментировать »

Преобладающими источниками шума в полевом транзисторе являются:

а) тепловой шум канала и

б)        1//-шум, который особенно существен на частотах ниже 1 кГц. Дробовой шум пренебрежимо мал, так как единственный р-п-переход

образован затвором, по которому течет только очень маленький ток утечки.

Тепловой шум канала можно учесть как шум включенного последовательно со входом дополнительного сопротивления, порождающего, как

обычно, шумовое напряжение с эффективным значением ^4kTRAf. Можно показать, что величина этого эквивалентного дополнительного сопротивления должна быть порядка 1 /gm; таким образом, при типичных значениях gm от 1000 до 3000 мкСм дополнительное сопротивление будет иметь величину порядка сотен ом. Поэтому шум дополнительного сопротивления будет существенным по сравнению с тепловым шумом источника сигнала только в том случае, если сопротивление последнего на самом деле очень мало.

В случае полевых транзисторов — в том, что касается звукового диапазона частот, — на первое место выдвигается 1//-шум. Он может сильно меняться от одного транзистора к другому. В общем случае шумовой ток на входе чрезвычайно мал в звуковом диапазоне частот, так что лучшие значения коэффициента шума можно получить при больших сопротивлениях источника сигнала.

Для полевых транзисторов с />-л-переходом оптимальные значения сопротивлений источника сигнала лежат в пределах от 1 до 10 МОм, и в этом случае коэффициент шума обычно получается меньшим 1 дБ. Очень хороших результатов можно достичь в звуковом диапазоне при сопротивлениях источника от 50 кОм до 100 МОм. На рис. 5.11 приведен малошу- мящий усилитель напряжения звукового диапазона с полевым транзистором на входе. Схема работает удовлетворительно с хорошими экземплярами транзисторов типа 2N3819; при появлении какого-либо чрезмерного шума следует принимать меры по его устранению. Входное сопротивление равно при необходимости его можно увеличить до нескольких сотен мегаом.

За полевым транзистором следует стандартный усилитель на биполярных транзисторах, в котором используется схема Дарлингтона, чтобы избежать чрезмерного шунтирования 200-килоомного резистора R4 в цепи стока. Отрицательная обратная связь, охватывающая весь усилитель и осуществляемая резисторами R5 и R3, стабилизирует коэффициент усиления напряжения. Подстраиваемый резистор смещения R1 дает возможность компенсировать разброс напряжений отсечки полевых транзисторов в широком диапазоне.

МОП-транзистор, у которого нет р-п-переходов вовсе, свободен от дробового шума. Однако в нем напряжение 1//-шума может быть в 100 раз больше, чем у полевого транзистора с /ьл-переходом. Очень малый шумо-

Рис. 5.11. Малошумящий усилитель напряжения с полевым транзистором на входе.

Подстройкой R2 устанавливают напряжение на коллекторе транзистора Т} равным +10 В. Коэффициент усиления напряжения = 1//?= (Rs + R3)/R3 ~ 100. Шумовые показатели оказываются низкими при сопротивлениях источника сигнала из интервала 50 кОм — 10 МОм.

вой ток на входе и исключительно малый входной ток утечки означают, что можно использовать источники сигналов с большими значениями сопротивлений: необходимы величины порядка 100 МОм и выше, чтобы получить разумные значения коэффициента шума в звуковом диапазоне. На высоких частотах (десятки и сотни мегагерц) шумовые характеристики как полевого транзистора с /ья-переходом, так и МОП-транзистора значительно изменяются. Напряжение 1//-шума более не является существенным, а входной шумовой ток заметно растет из-за емкостной связи между каналом и затвором. В этом случае оптимальное сопротивление источника сигнала может доходить до одной тысячной от значения, относящегося к низким частотам.

Литература: М.Х.Джонс, Электроника — практический курс Москва: Техносфера, 2006. – 512с. ISBN 5-94836-086-5

Оставить комментарий

микросхемы мощности Устройство импульсов питания пример приемника провода витков генератора выходе напряжение напряжения нагрузки радоэлектроника работы сигнал сигнала сигналов управления сопротивление усилитель усилителя усиления устройства схема теория транзистора транзисторов частоты