Динамический диапазон перестраиваемых ARC-схем

Верхняя граница динамического диапазона определяется не только максимальным выходным напряжением ОУ при заданном коэффициенте нелинейных искажений, но и свойствами схемы. В общем случае на выходах ОУ в рабочем диапазоне частот W напряжения могут превышать выходное напряжение схемы, определяемое входным сигналом и максимальным коэффициентом передачи . Поэтому их уровень должен определяться соотношением

(14)

где

Собственный шум схемы, состоящей из интеграторов и масштабных усилителей, и, следовательно, нижняя граница ее динамического диапазона определяются шумами активных элементов и резисторов. Как правило, шум резисторов можно уменьшить на этапе расчета или параметрической оптимизации схемы соответствующим выбором не только их типов, но и номиналов, поэтому на этапе синтеза можно учитывать только влияние шумов ОУ. В этом случае

(15)

, (16)

где , – комплексный коэффициент передачи с выхода i-го (j-го) ОУ к нагрузке; , – эквивалентная спектральная плотность мощности источников шумовой модели i-го (j-го) ОУ; – границы диапазона рабочих частот W.

Таким образом, мерой динамического диапазона схемы для идентичных ОУ является произведение

(17)

которое в процессе синтеза необходимо минимизировать в диапазоне частот W или, если это возможно (например, для узкополосных устройств и звеньев второго порядка), в некоторой особой точке .

Учет влияния параметров активных элементов на обобщенную структуру производится через матрицу

(18)

вытекающую из системы (1).

Воспользовавшись методом пополнения [87] при обращении этой матрицы, можно установить, что чувствительность

динамический диапазон частотный интеграторный

(19)

определяет влияние i-го (j-го)ОУ на верхний и нижний уровни динамического диапазона схемы, причем следуют из соотношений (8) при

(20)

(21)

и являются передаточными функциями системы при подаче сигнала на неинвертирующие входы ингеграторов и масштабных усилителей.

Передаточные функции на выходе i-го интегратора F_st (р) и j-го масштабного усилителя F_kj(р) являются компонентами векторов F_s и F_k и, следовательно, определяются из (8), когда

(22)

или

. (23)

Для вычисления полиноминальных коэффициентов H_i(p), H_j(p), F_si(p), F_kj(p) можно воспользоваться алгоритмом (13) с учетом приведенных выше соотношений.

Таким образом, как это следует из (19), (17) и (14), уменьшение влияния i-го (j-го) ОУ на нижний уровень динамического диапазона без изменения его верхней границы возможно либо уменьшением модуля чувствительности передаточной функции при условии, что максимальное входное напряжение на его входе не меньше максимального напряжения в других узлах схемы, т.е. когда