Шкритек, кажется "Справочное пособие по звуковой схемотехнике", книжка на троечку с плюсом, но сабжевый вопрос расписан.

Продолжаем наши лабораторные работы по теме "усилители на биполярных транзисторах"
Сегодня мы включим наш транзистор по схеме ОЭ и попробуем определить коэффициент шума. Заглядываем в даташит чтобы определиться с рабочим режимом: Ic=100мкА, Rgen=90 Ом, должны получить коэф.шума NF=3дб (см.рисунок ниже)


Тааак, а чтоже мы получаем в нашей схеме с ОЭ (рисунок ниже, коэф.шума на нижнем графике, на нем несколько кривых соотвующие сопротивлениям в коллекторе от 1Ом до 10кОм - они идут с логарифмическим шагом)?


Ой! оказывается коэф.шума зависит от сопротивления в коллекторе!
Вопрос, может мы не правильно нарисовали схему измерения? Что должно быть в коллекторе?

PS. величина 1,22нВ, на которую делится inoise - собственно спектральное шумовое напряжение генератора сигнала (сопротивление 90 Ом). Видно что даже при нагрузке в коллекторе в 10кОм коэф.шума не дотягивает до 3дБ (он составляет 3,8).

Поясните пожалуйста, где и как измеряется inoise? Приведите Spice модель транзистора.

inoise измеряется приведением выходного шума (точка out) к источнику сигнала (Vgen). По сути выходной шум делится на усиление.
Я же дополнительно делю входной шум на шум источника сигнала и беру децибелы от этого отношения - тем самым получаю noise figure.
Параметры модели на рисунке ниже

Update Поставлю вопрос иначе, как (каким образом) измеряются шумовые характеристики транзисторов, в частности те, что мы видим в даташитах. или еще более конкретно -графики на первом рисунке поста №77

При малых значениях Rh (сопротивления в коллекторе) транзистор вообще работает в режиме насыщения. Судя по Spice модели h21=444.22 и при токе базы 416nA желательно сопротивление в коллекторе взять ~16KOm, чтобы напряжение на коллекторе по постоянному току было около 3V.
Правильнее бы конечно было делить не на Vgen, а на Vin.


В книге "Полупроводниковая схемотехника. Титце-Шенк.12-е изд. 2008.Том I" очень хорошо расписаны эти графики и оптимизация коэффициента шума.

В режиме насыщения?
Вы наверно имели ввиду при малых значениях Uкэ?

Не знаю, но моделятор входные шумы приводит только к источникам.

К сожалению не имею под рукой...
Update Нашел книгу Титце Шенка 1982г. На стр 52-53 читаю
Ну так у меня так и получается. Но ведь коэф.усиления зависит от Rh (в коллекторе)!!! А тут в книге его величина не входит ни в одну формулу, т.к они определяют входной шум напрямую по шуму внутренних источников, которые никак не связаны с усилением каскада.

Ой ошибся, конечно в режиме усиления. При малых значениях Rh снижается коэффициент передачи по напряжению, а дробовые шумы коллектора остаются теми же, вот и растет коэффициент шума.
Updated
Именно по этой причине желательно добавить сопротивление в эмиттер, чтобы ограничить коэффициент передачи по току до уровня Rh/Rэ и сделать его независимым от температуры, также как и коэффициент шума.


Нельзя ли в свойствах источника задать сопротивление?


На местном ftp, где-то в upload находится

нет, спайс в режиме расчета шумов (AC) не оперирует сопротивлением источника , надо задавать ручками в формуле коэффициента шума, как сделал Alexashka

Сообщение отредактировал тау - Nov 8 2010, 13:01

При росте Rh увеличиваются тепловые шумы по выходу от самого Rh, но поскольку они растут как корень квадратный из Rh, а усиление почти пропорционально Rh, предполагаю что изготовители меряют Enoise при запитке коллектора через источник тока При этом шумы приведенные ко входу будут минимальны.

Можно перенести Rgen внутрь источника Egen (если отказаться от коэф.шума и рассматривать шумовое напряжение). При этом inoise немного уменьшается (с 1,9 до 1,44нВ/sqrt(Гц)) что логично вобщемто- усиление между точками in2 и out больше чем между Egen и out. И вроде бы тогда шумы становятся меньше чем по даташиту (что тоже логично если принять что модель не учитывает фликер-шум).
Точку кот.я выбрал на графике Rg=90 Ом, Ic=100мкА, Uce=6В дает NF=3дб, т.е шум транзистора равен тепловому шуму резистора 90 Ом. А это 1,22нВ/sqrt(Гц). Суммируем шумы того и другого -т.е умножаем 1,22 на корень из (2), получаем 1,73нВ/sqrt(Гц).
Т.е теперь мне нужно подобрать такие AF и KF чтобы при симуляции получалось тоже 1,73нВ?

Есть более новое издание, 12-е. Токовые шумы коллектора также приводятся ко входу через коэффициент h21 (betta). Поправляюсь, при определении коэффициента шума в коллекторе берут сопротивление равное эквивалентному сопротивлению коллектора в рабочей точке, и шумы этого сопротивления действительно не учитывают.


Еще бы добавить RB, для учета тепловых шумов объемного сопротивления базы. Обычно оптимальное сопротивление источника определятся как компромисс между этими шумами и суммарными токовыми (дробовые + фликкер базы и коллектора)

Интересно всетаки по какой схеме они его включают при реальных замерах шумов.
Книжку попробую найти, пока не все ясно.

Я тоже поправлюсь, с помощью RB доганяем шум до 1,73нВ на 1кГц, а затем с помощью AF и KF догоняем шум до величины, которую находим из другой диаграммы -которая для 10Гц наверно так будет более правильно.
Но в целом неплохое приближение к эксперименту, спасибо, rloc, за помощь. Теперь на очереди -активная нагрузка в коллекторе и возможно заменю ОУ на транзисторы, т.к. быстрый ОУ я не могу позволить изза большого потребления, а медленные ОУ дают всетаки большой набег фазы, изза чего возникает проблема возбуда и как сказал Statnislav также возможен рост шумов усилителя...

Кстати обычно RB и определяют из коэффициента шума, примерно по той же методике, что и у Вас. Хотя мне не понятно почему это сопротивление не вычисляют более точно из аппроксимации по модели, например Эберса-Молла? В студенческие годы именно так и считали на лабораторных.

Помнится rб мы всегда пренебрегали, т.к rэ*iэ >> rб*iб, в моем случае сопротивление эмиттера порядка сотен Ом, больше чем rб, а если учесть что iэ в 400раз больше iб, то...по наклону входных ВАХ rб точно не определить
Вообще этот параметр должен тупо давать производитель транзистора...имхо

Мне думается, что Rб не должно зависеть от тока коллектора, который при измерении можно сделать равным нулю. По всем параметрам Toshiba 2SC2240 очень близок к NXP BC850C, можно попробовать использовать его Spice модель.

У него RB=10 Ом, я могу добавить в модель 10-20 Ом, но они погоду совершенно не сделают.