Reick, P.

Sybertz, F.

Стенников, В. Е.

Electronic archive of Tomsk Polytechnic University

ИЗВЕСТИЯТОМСКОГО ОРДЕНА ОКТЯБРЬСКОЙ РЕВОЛЮЦИИ И ОРДЕНА ТРУДОВОГО КРАСНОГО ЗНАМЕНИ ПОЛИТЕХНИЧЕСКОГО ИНСТИТУТА имени С. М. КИРОВАТом 262 1973ВЛИЯНИЕ ЭМИТТЕРНОЙ ПОЛОЖИТЕЛЬНОЙ ОБРАТНОЙ СВЯЗИ  НА КОЭФФИЦИЕНТ ШУМА НИЗКОЧАСТОТНОГО УСИЛИТЕЛЯВ. Е. СТЕННИКОВ(Представлена научно-техническим семинаром НИИ АЭМ)При разработке усилителей слабых сигналов важно снизить шумы входного каскада. В литературе имеются сведения о возможности при­менения для этой цели положительной обратной связи (ПОС). Напри­мер, в [ 1 , стр. 65—66] указывается, что влияние «эмиттерного источ­ника шума» в транзисторе может быть уменьшено при использовании ПОС. Однако ни схемы, ни аналитического расчета в подтверждение такого вывода не приводится. В краткой заметке [2] сообщаются ре­зультаты экспериментального исследования однокаскадного усилителя, в котором шумы существенно снижаются ПОС, вводимой через транс­форматор из эмиттерной цепи транзистора в базовую.Цель настоящей статьи заключается в аналитическом исследовании возможности уменьшения коэффициента шума усилителя с помощью ПОС, реализуемой так, как указано в [2]. Предварительно сделаем следующее замечание. Так как ПОС изменяет частотную характеристи­ку разомкнутого усилителя, исследование его коэффициента шума с об­ратной связью и без нее должно вестись при одинаковой шумовой по­лосе пропускания [3], определяемой, например, фильтром, включенным на выходе усилителя.На рис. Ia приведена эквивалентная схема исследуемого усилителя. Шумы транзистора отображаются низкочастотной схемой Джиаколет- то [4]. Коэффициент шума рассчитывается методом сигнальных гра­фов [5, 6 ]. В дальнейшем анализе приняты следующие ограничения:120так как расчет ведется для области низких частот, то не будем учитывать влияние емкостей эмиттерного, коллекторного переходов транзистора и паразитной емкости на входе усилителя; шумами коллекторной нагрузки пренебрегаем; трансформатор считаем идеальным и нешумящим.На рис. 16 изображен сигнальный граф рис. 1 а. Через п и П\ обоз­начены коэффициенты трансформации: n =  u2tu\t ri\ =  u3lu\. Определяя выходные реакции от каждого независимого шумового источника (<?г , іб> h ) у найдем выражение для коэффициента шума усилителяРис. 16F — 1+yI I 2И І Т ІR r 2і +- c d _ r а + ( і- « ) (  I + A .  J - V2  а Я л  L r 6 \  б Y / ( 1)гдеу = 1 Ц п —л,)2. (2)Предварительное изучение уравнений (1) и (2) позволяет утверж­дать, что в исследуемом усилителе ни один шумовой источник не можетбыть подавлен ПОС, так как в выражении ( 1 ) нет слагаемых с отрица­тельным знаком. Минимальное значение коэффициента шума получается при выборе оптимальных коэффициентов трансформации п и П\. Для  этого необходимо исследовать выражение для F на минимум по пара­метру у. Опуская промежуточные преобразования, приведем результаты анализа:Yopt — R r l V  rIР +  ( гэ +  Гб)2 +  2гэ * Y6 • ß ,F - - I +  r6+-rJ  +  I f  1 , 2 г б (гб+ г э)2 (Я)Г,9 VР +  Г .Р +  ■121Чтобы сделать окончательные выводы, следует сравнить (3) с выра­жением минимального коэффициента шума, рассчитанного для усили­теля рис. Ia без трансформатора. Полагая в (I) i t =  1, п х =  0у после ряда преобразований приходим к известному выражению, полученному Ниль­сеном ■[7],F =  I — I Гэ 1 (r»+r6+ R rf  (4)'Rr 2 Rt 2 r9-tfr .ßИсследуя (4) на минимум по R ry убедимся, что получающееся выраже­ние для F min в точности совпадает с (3). Другими словами, ПОС (реа­лизуемая по схеме рис. 1 а) не дает- никакого выигрыша по шумам.Выводы1 . Применение ПОС, вводимой через трансформатор из эмиттерной цепи транзистора в базовую, не позволяет уменьшить коэффициент шу­ма усилителя.2 . Уменьшение уровня шумов, полученное экспериментальным пу­тем [2 ], можно объяснить как сужением шумовой полосы пропускания при увеличении глубины ПОС, так и улучшением согласования по шумам.ЛИТЕРАТУРА1. Р е й н ф е л ь д е р  В и л ь я м  А. Разработка малошумящих входных цепей на транзисторах. «Связь», .1967.2. Positive, Negative Feedback Combine to Reduce Noise, „Electronic DeSiign“, 1962, v. 10, V, № 11.3. F a u l k n e r  E. A. The Design of Low-noise Audio-frequency Amplifiers, „Radio and Electron. Engr.“, 1968, v. 36, № I.4. B a h - д e p - 3 и л А., Флуктуационные явления в полупроводниках, М., ИЛ, 1961.5. M э з о н С. Д  ж., Ц и м м е р м а н  Г. Д  ж. Электронные цепи, сигналы и систе­мы. М., ИЛ, 1963.6. А б р а х а м с  Д  ж., К а в е р л и Д ж. Анализ электрических цепей методом гра­фов. «Мир», 1967.7. Nielsen E. G., Behavior of Noise Figure in Iunction Transistors, „Proc. IRE“, July, 1957.

Влияние эмиттерной положительной обратной связи на коэффициент шума низкочастотного усилителя

Abstract

Similar works

Full text

Available Versions

Electronic archive of Tomsk Polytechnic University

RWTH Publications