Шумы усилителей. Происхождение и виды шумов. Джонсоновский шум. Джонсоновский шум. Расчет шумовых параметров операционных усилителей

Погрешность, связанная с диэлектрической поляризацией, при образовании выборочного значения возникает за счет процессов, происходящих в диэлектрике накопительного конденсатора.

Время установления в режиме хранения определяет время, в течение которого завершаются переходные процессы на накопительном конденсаторе при переходе из режима выборки в режим хранения. Сумма времени установления и апертурной задержки полностью определяет время перехода от выборки к хранению.

Параметры в режиме запоминания

Спад выходного напряжения – характеризует основную составляющую погрешности устройства в режиме запоминания. Он определяется скоростью разряда накопительного конденсатора:

                                                                                ∂U^{C            I} , 

                                                              =

                                                                                   ∂t       CН

где I – сумма токов утечки ключа, тока смещения усилителя и токов утечки на шины питания и земляную. Как правило, основной составляющей тока I является суммарный ток утечки ключа. Спад выходного напряжения определяет время хранения устройства с допустимой погрешностью.

Сквозное прохождениеобусловлено той частью входного сигнала, которая попадает на выход через емкостной делитель, образованный проходной емкостью разомкнутого ключа и накопительным конденсатором. Часто этот параметр выражают в децибелах как отношение напряжения сквозного прохождения для входного синусоидального сигнала определенной амплитуды и частоты к амплитуде этого сигнала на входе устройства.

Порядок выполнения работы

Работа выполняется в такой последовательности:

1.  Установить переключатель SA1 в положение «1». Подключить источник питания к макету с соблюдением полярности.

2.  Измерить напряжение смещения УВХ цифровым вольтметром, для чего необходимо заземлить вход УВХ и установить режим выборки путем подачи напряжения управления +6 В на вывод управления УВХ «С1».

3.  Замкнув цепь балансировки, произвести балансировку УВХ.

4.  Собрать схему по рис. 12.1. Установить амплитуду двухполярных импульсов генератора – 6 В. Произвести измерение напряжения переноса заряда для C_хр = 1 нФ и C_хр = 10 нФ при частотах сигнала управления 100 Гц, 1 и 10 кГц.

Рис. 12.1. Схема для измерения напряжения переноса заряда

Рис. 12.2. Временные диаграммы переноса  заряда (коммутационная ошибка)

5.  Собрать схему по рис. 12.3. По рис. 12.4 установить C_хр = 1 нФ, амплитуду двухполярных импульсов генератора – 5 В, частоту следования импульсов – 1 кГц, временную зависимость между  импульсами генератора и формирователя Ф регуляторами t_з и t_и формирователя.

Рис. 12.3. Схема для измерения времени выборки  и его составляющих

Рис. 12.4. Временные диаграммы при измерении времени  выборки и его составляющих при напряжении +5 В

6.  Измерить время выборки УВХ (t_выб) и его составляющие – время задержки (t_зад), время нарастания (t_нар), время установления (t_уст) для U_выб = +5 В. Синхронизируясь по положительному  фронту сигнала управления, произвести измерение t_з – по осциллограмме выходного напряжения УВХ, а t_выб, t_нар, t_уст – по осциллограмме напряжения разбаланса компенсирующего делителя R8R9 при точности установки  2,5 мВ относительно установившегося значения, что соответствует точности установки выходного напряжения УВХ – 0,1 % (рис. 12.4).

7.  Установить C_хр = 10 нФ и повторить измерения по пункту 6.

8.  Измерить t_выб и его составляющие для U_выб = –5 В, C_хр = 1 нФ и C_хр = 10 нФ.

Рис. 12.5. Временные диаграммы при измерении времени  выборки при напряжении –5 В

9.  Используя данные измерений по пунктам 6–8, рассчитать зарядный ток конденсатора С_хр.

10.  Собрать схему по рис. 12.6. Установить максимальное значение t_з и t_и формирователя Ф, амплитуду двухполярных импульсов генератора – 5 В. Регулировкой источника напряжения +5 В скомпенсировать постоянную составляющую на выходе делителя R8R9. Измерить скорость изменения выходного напряжения в режиме хранения для C_хр = 1 нФ и C_хр = 10 нФ при выборке напряжения +5 В  (напряжение U_вх1 на рис. 12.7). Частота следования двухполярных импульсов генератора выбирается в зависимости от реального значения измеряемого параметра в диапазоне 0,1–100 Гц. При необходимости пользуйтесь ждущим режимом синхронизации развертки.

Рис. 12.6. Схема для измерения скорости изменения  выходного напряжения в режиме хранения

Рис. 12.7. Временные диаграммы для измерения скорости  изменения выходного напряжения в режиме хранения

11.  Собрать схему по рис. 12.6. Измерить скорость изменения выходного напряжения в режиме хранения