Цитата(SIA @ Nov 9 2007, 04:22)
Судя по тексту, источники шумов в конструкции биполярного транзистора и их "физику" Вы представляете не вполне отчетливо (впрочем, Вас извиняет то, что доходчиво это расписано разве что у Ван-Дер-Зила в 50-тых годах, а сейчас эти книги - редкость).
Судя по тексту, Вы не "вполне отчётливо" умеете читать. Так что рекомендую Вам сделать это с начала, на сей раз, более внимательно.
Привожу "вводную":
Цитата(PrAlexey @ Oct 24 2007, 14:39)
1. источник сигнала - только активное сопротивление R=0.2-0.5 Ом.
2. выходной сигнал 0.1-0.3 мВ
3. напряжение питания - фантомное 48В
4. отношение сигнал шум максимально возможное
5. диапозон раб. частот 20 - 20кГц
6. коэффиент усиления 40 дБ (100 раз) - идеально, 30дБ - допустимо.
Автор позже привёл допустимый уровень эквивалентного шума: 18дБ (БЕЗ трансформатора).
Собственно, меня интересует, разрешима ли эта задача вообще, а также что именно можно реально получить на дискретных БТ
для данных условий.
Цитата(SIA @ Nov 9 2007, 04:22)
Во-первых, на уровне "черного ящика" для любого усилительного прибора мы имеем 2 ипостаси приведенного ко входу шума - "тОковый" шум, протекающий через источник сигнала, и создающий падение шумового напряжения на нем, и "напряженческий" шум, суммирующийся с собственным шумом источника сигнала и результатом падения тока шума на сопротивлении источника сигнала. Токовый и "напряженческий" шумы могут быть заметно коррелированы, но в общем случае коэффициент корелляции при правильно выбранном режиме у качественных приборов невелик. Не вдаваясь в элементарную математику, заметим, что для чисто резистивного источника сигнала вклад усилителя в общий шум минимален при такой величине сопротивления источника сигнала, когда вклады "токового" и "напряженческого" шума равны (учет реактивностей и ненулевого коэффициента корелляции приведет к комплексным числам, но суть останется той же).
Из вышеизложенного вытекает существование оптимального (по критерию шума) импеданса источника сигнала. Для резистивного источника его оптимальный номинал - eш/iш. Т.е. для усилителя со спектральными плотностями напряжения и тока шума, соответственно 1 нВ/Гц^0.5 и 1 пА/Гц^0.5 это будет 1000 Ом, или 1 кОм.
Всё это, несомненно, подошло бы для статьи в научно-популярной книжке.
В условиях же данной задачи транс отсутствует. Поэтому, имеем такое сопротивление, какое есть.
Цитата(SIA @ Nov 9 2007, 04:22)
...Во-вторых, из устройства и принципа действия биполярного транзистора следует, что главным источником "токового" шума до не очень высоких частот в нем является дробовой эффект в токе базы, его спектральная плотность (i^2)ш = 2qIб (вот почему для малошумящих транзисторов желательно большое h21э - чтобы ток базы был поменьше).
Интересно, Вы считали, какой вклад дадут токовые шумы при таком сопротивлении источника?
Цитата(SIA @ Nov 9 2007, 04:22)
...Фликкер (1/f)-шум в биполярном транзисторе имеет место в основном по току базы и сильно зависит от качества базо-эмиттерного перехода, особенно в местах его выхода на поверхность под окислом.
В-третьих, основных источников "напряженческого" шума (до не очень высоких частот) в биполярном транзисторе - два.
Первый - дробовой эффект при протекании эмиттерного тока через базо-эмиттерный переход (его можно рассматривать как проявление дробового эффекта тока эмиттера на дифференциальном сопротивлении эмиттера). Чем больше ток эмиттера, тем меньше его влияние (rэ с ростом тока падает быстрее, чем растет ток шума дробового эффекта). Соотношения там получаются такими, что шум на rэ от дробового эффекта теоретически равен тепловому шуму сопротивления с номиналом rэ/2. Реально привходящие факторы немного уменьшают эту 2, но при малой плотности тока через транзистор (менее единиц ампер на кв.мм эмиттерного перехода) это 2.
Второй - тепловой шум омических суммы сопротивлений элементов конструкции базо-эмиттерного перехода. Основной вклад там вносит сопротивление активной базовой области, представляющее собой сопротивление тонкого (доли микрона) слоя активной базы, состоящего из не очень сильно легированного полупроводника, находящегося под эмиттером. Типовая величина сопротивления этого слоя - единицы килоом на квадрат, т.е. для снижения сопротивления базы приходится "нарезать" эмиттер на узкие полоски, включая параллельно бОльшее число "квадратов". "Распределенность" этого сопротивления несколько усложняет расчет его эффективного ("шумящего") значения в зависимости от геометрии, оно при этом такое же, как и входящее в постоянную времени rбCк. Следующий по величине вклад дает пассивная база - паразитное сопротивление от внешнего контакта базы к слою под эмиттером. Самую малую роль играет вклад объемного омического сопротивления эмиттера (того самого, которое вместе с rб/h21э влияет на точность логарифмирования и потому приведено в даташите на MAT-02).
Всё это очень занятно, и очень интересно. Однако, нет нужды писать так много здесь - эти данные можно найти в обычном справочнике.
Вот лучше попытались бы оценить шумы каскада с ОЭ при сопротивлении источника 0,5 Ом и токе коллектора 4 мА. Транзистор выберем 2SC3329, как Вы и предложили.
А потом сравним с результатом моделирования - обязуюсь его в ближайшее время здесь выложить - и моим собственным "ручным" расчётом.
Цитата(SIA @ Nov 9 2007, 04:22)
...В итоге сумма всех шумящих сопротивлений в базо-эмиттерной структуре биполярного транзистора (коллекторный переход на шум при низких частотах не влияет, разве что током утечки) в зависимости от геометрии базо-эмиттерной структуры, толщины и уровня легирования базового слоя колеблется от единиц Ом до единиц килоом.
Важно, что повышение h21э требует уширения эмиттеров, уменьшения уровня легирования активной базы и ее утонения - то есть к увеличению rб при прочих равных условиях.
Полупроводник n-типа имеет удельное сопротивление меньше, чем p-типа, поэтому сопротивление базы у pnp транзисторов получается меньше, но меньше и h21э.
Переменные под эти параметры (rb, rbm, re) в Spice-модели предусмотрены, но как правило, в общедоступных моделях от изготовителей стоят "по умолчанию", то есть нулевыми.
Корректное определение этих параметров возможно либо при доступе к конструкции транзистора (профили легирования, топология), либо при выполнении серии достаточно трудоемких и довольно "тонких" экспериментов.
Вы хотите сказать, что производитель транзисторов сознательно вводит в заблуждение покупателей собственной продукции, выкладывая на сайтах заведомо ложные модели?
Ещё раз повторяю: все эти параметры в моделях использованных выше транзисторов присутствуют, что видно хотя бы из эффекта уменьшения шума при запараллеливании приборов.
Цитата(SIA @ Nov 9 2007, 04:22)
...Поэтому моделирование шумовых свойств с обычными моделями лишено практического смысла, а получаемые значения - нереалистичны. Любой грамотный инженер, увидев подобные цифры - насторожится, именно ввиду их нереалистичности, и уж точно не будет приводить как результат проектирования.
Простите, но я в Вашей лести уж точно не нуждаюсь.
То, что результаты моделирования не слишком реалистичны, я заметил куда раньше Вас.
А если у Вас имеются более правдоподобные модели - лучше бы поделились ими для общей пользы, вместо того, чтобы разводить многостраничный флейм и загибать пальцы.
Цитата(SIA @ Nov 9 2007, 04:22)
...Именно это и имелось в виду, когда я в мягкой форме (про "курсовик") намекал на недостаточное владение Stanislav-ом данной предметной областью. К сожалению, намек оказался не понят и пришлось сказать это прямо.
Отнюдь, уважаемый. Вы лишь заявили на весь белый свет, что в транзисторах забыли учесть rb, и предложили включить для его уменьшения в параллель... аж 140 штук.
Я же Вам пытаюсь долго и безуспешно объяснить, что тепловые шумы, обусловленные объёмным сопротивлением базы, вовсе
не являются в схеме доминирующими при кол-ве даже таких "плохих" транзисторов, бОльшем 4-х.
Ваше наивное предложение проистекает по причине незнания элементарных определений (например, что считать эффективным распределённым сопротивлением базы, входящим в формулу для подсчёта шумов
rb', и как оно относится к параметру собственно
rb).
Цитата(SIA @ Nov 9 2007, 04:22)
...Особенно позабавила фраза "Транзистор же, как я и говорил, взят первый попавшийся - аналог КТ3102. С некоторыми другими транзисторами, в т.ч., и SSM2210, результат получается несколько хуже." (в действительности rб у них отличается на порядок-полтора, меньше именно у SSM).
Это говорит об адекватности моделей - только и всего.
Уточнённые модели некоторых транзисторов раздобыть всё-таки удалось.
Цитата(deemon @ Nov 9 2007, 08:55)
Да , но тут есть один нюанс - чтобы надёжно пользоваться симулятором , нужно иметь такой уровень понимания работы схемы , сотношения исходных данных и результатов , при котором можно уверенно отличить правильный результат от неправильного . Но тогда и симулятор может оказаться вообще ненужным , в этом всё дело
Правильно.
Особенно, если человек не может разобраться в работе схемы из 5 деталей.
Цитата(SIA @ Nov 9 2007, 12:50)
Вопрос : будет ли иметь реальный спрос ХОРОШАЯ книга по аналоговой схемотехнике/моделированию с акцентом на системных вопросах ?
Такая книжка есть. Называется она руководством пользователя PSpice, например.
Цитата(el34 @ Nov 12 2007, 15:26)
с запозданием стал честно читать....
иногда интересно....
дошол до пятой (в моей раскладке форума сейчас 11 по 15 постов ) страницы....
увидел это!!!!!....
мда....
испугался ...
дальше пока не читаю....страшновато....
*****
фантом это поданное на оба сигнальных провода через одинаковые резисторы 6.8к напряжение 48Вольт относительно общего провода(экрана)....
так устроены практически все входные микрофонные XLR цепи пультов, в котоых предусмотрено фантомное питание ....
Простите, отчего Вас это так испугало?
Вопрос обсосан со всех сторон, разложен по косточкам и решён. Какой смысл к нему возвращаться снова аж на 8-й странице?
Цитата(SIA @ Nov 9 2007, 04:22)
...задумался о предыдущих шести (6х15 постов) страницах..... и последующих...
(как в старом анекдоте - "а электробритву я побоялся включать")
Stanislav, как это на Вас непохоже: Вы всегда справедливо изначально требуете уточнений входнных данных....
что случилось????
А я их и требовал изначально, если Вы заметили, и даже сейчас ещё интересно.
Только автор темы на неё забил, и требование осталось неудовлетворённым.
А когда требования не удовлетворяются, в ход идут догадки, т.к. тема для меня является интересной.
Цитата(el34 @ Nov 12 2007, 15:26)
...про малые шумы было интересно...
Конкретая схема фантомного источника имеет к малым шумам каскада с ОЭ и ограниченным питанием лишь опосредованное отношение. Важен сам принцип. А доработать схему под любой конкретный "фантом", повторюсь, особого труда не составит.
Цитата(el34 @ Nov 12 2007, 15:26)
...вот есть такой полевик IF3602 фирма www.interfet.com
стоит он как самолет... вроде у них и получше есть....
Equivalent Short Circuit Input Noise Voltage
0.3 nV/Hz VDG = 3V, ID = 5 mA f = 100 Hz
может будет полезно....
Посмотрю, спасибо... Верится, правда, с трудом...
Цитата(deemon @ Oct 31 2007, 23:07)
А будто бы ваша годится Она же тоже не адаптирована - фантом , он СИММЕТРИЧНЫЙ , понимаете ? А где у вас симметрия , а ?
Я-то симметрию, при необходимости, обеспечу. А вот Вы попробуйте...
Цитата(deemon @ Oct 31 2007, 23:07)
...Пока что моя схема явно лучше по шумам , это в контексте данной задачи немаловажно
Ошибаетесь - не явно. В реалии, будет хуже и по шумам, и по линейности.
Цитата(deemon @ Oct 31 2007, 23:07)
...Тут вопрос вообще о другом - можно ли такие сигналы в принципе усиливать на транзисторах без транса , а до вопросов ПИТАНИЯ разговор ещё и не дошёл ..... тут хоть бы на 20 параллельных трназисторах хоть что-то нормальное получить по шумам
.
Запросы количества транзисторов резко снижаются.
Деемон, а зачем 20-то? Я же писал уже - достаточно одного, но "правильного".
Самонадеянность слепа. Сомнения - спутник разума. (с)
малошумящий усилитель для ленточного микрофона, разработка малошумящего предварительного усилителя для ленточного микр
Nov 12 2007, 08:50
