МШУ, Покритикуйте схему Опции

[Alexashka]

Назрела необходимость сделать МШУ с малым потреблением. Перебрав все известные ОУ и не удовлетворившись результатом решил попробовать на входе малошумящий биполярный транзистор.
Сейчас в железе собран каскад на одном транзисторе по схеме 1.

На схеме только первый каскад усиления, дальше идет остальная часть усилителя и фильтр НЧ, ограничивающий полосу пропускания в 350Гц.
Работает отлично, шумы 2,8нВ/sqrt(Гц) приведен.ко входу при токе коллектора 260мкА (практически это потребление всей схемы).
Для сравнения в схеме с OPA378 (20нВ/sqrt(Гц)) на выходе интегральный шум в 5 раз больше при соизмеримом токе потребления.
Скорей всего этот вариант схемы не пойдет -нелинейные искажения да и температурная стабильность будет проблемой. Сразу походу вопрос- можно ли получить тут КНИ меньше 0,1% если применить только локальную ОС (в эмиттере). Усиление транзистора нужно сохранить максимальным, чтобы не нахватать шумов по цепям питания и в последующих каскадах.

На второй схеме усилитель с ОУ в обратной связи.

В модели работает не хуже первого варианта, но емкость в 2200мк смущает. Хотелось бы от нее както избавиться, но обрезать НЧ нужно не выше 2Гц. Подскажите, какие еще схемотехнические решения тут можно применить?
ЗЫ. Референс на Х107 чтобы задавать уровень напряжения на коллекторе (и ток коллектора), Х108 призван генерировать "чистое" питание для первого каскада, поскольку шумы питания в данном варианте будут подавляться только в Ку транзистора раз, т.е цепь питания весьма критична к "чистоте".

[Alexashka]

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).

[rloc]

Сегодня мы включим наш транзистор по схеме ОЭ и попробуем определить коэффициент шума.

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

[Alexashka]

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

Эскизы прикрепленных изображений

 

[rloc]

inoise измеряется приведением выходного шума (точка out) к источнику сигнала (Vgen). По сути выходной шум делится на усиление.

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.

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

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

[Alexashka]

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

...необходимо определить напряжение шума на выходе транзистора для двух граничных случаев Rgen<<rBE и Rgen>>rBE и полученное значение разделить на коэффициент усиления по напряжению.

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.

[rloc]

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

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.

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

Нельзя ли в свойствах источника задать сопротивление?

К сожалению не имею под рукой...

На местном ftp, где-то в upload находится

[тау]

Нельзя ли в свойствах источника задать сопротивление?

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