Помощь - Поиск - Пользователи - Календарь
Полная версия этой страницы: МШУ
Форум разработчиков электроники ELECTRONIX.ru > Аналоговая и цифровая техника, прикладная электроника > Вопросы аналоговой техники
Страницы: 1, 2, 3, 4
rudy_b
Цитата(alexkok @ Nov 29 2010, 21:55) *
Здесь ошибка, т. к.
Rвх = Rэ * B
Iшума = Iшума коллекторного тока / sqrt(cool.gif
Т. е. коэффициент усиления тока B определяет и входное сопротивление и входной шумовой ток, и, чем больше входное сопротивление, тем меньше входной шумовой ток.

Не понял, что именно вы считаете ошибкой.
alexkok
Цитата(rudy_b @ Nov 29 2010, 22:31) *
Не понял, что именно вы считаете ошибкой.

Что шум не зависит от входного сопротивления.
Alexashka
Цитата(alexkok @ Nov 29 2010, 20:55) *
Iшума = Iшума коллекторного тока / sqrt(cool.gif
Т. е. коэффициент усиления тока B определяет и входное сопротивление и входной шумовой ток, и, чем больше входное сопротивление, тем меньше входной шумовой ток.

Боюсь Вы путаете причину и следствие. Шум зараждается в базе (базовый ток), он будет даже если коллектор будет висеть в воздухе (специально проверил -при одном и том же базовом токе- базовый шум один и тотже), в коллекторе только источник тока, который не шумит сам по себе (ну если не считать шума rк), шум в коллекторе- следствие усиления шумового базового тока.
rudy_b
Цитата(alexkok @ Nov 29 2010, 23:53) *
Что шум не зависит от входного сопротивления.

Цитата из книжки - Жалуд, Кузнецов, "Шумы в полупроводниковых устройствах", стр. 97
Нажмите для просмотра прикрепленного файла
Alexashka
Цитата(rudy_b @ Nov 29 2010, 16:29) *
Давайте, для простоты, приведем все сигналы в напряжение на входе усилителя (пареход база-эмиттер) с учетом его Rвх (без влияния общей ОС).

Напряжение на переходе база -эмиттер будет равно
От сигнала Uвх_с=Uсигнала/(Rвх+Rист)*Rвх
От источника шумового напряжения Uвх_шн=Uшума/(Rвх+Rист)*Rвх
От источника шумового тока Uвх_шт=Iшума*Rвх*Rист/(Rвх+Rист)

Если теперь пересчитать полученные шумовые напряжения к входному источнику напряжения (до резистора сопротивления источника), то получим эквивалентные значения напряжения шума от шумового напряжения и шумового тока
Uшума_нэ=Uшума
Uшума_тэ=Iшума*Rист
Ка видно, входное сопротивление усилителя исключилось из выражений.

С выкладками для перехода БЭ согласен, но вот с приведенным шумом не понял. Я бы записал иначе:
Uшума_нэ = Uвх_шн/(Rвх+Rист)*Rист
Uшума_тэ=Iшума*Rвх*Rист/(Rвх+Rист)

Чтобы доказать сие я накидал схемку -без собственно транзистора, но с сопротивлениями и шумами как в транзисторе.
Управл.источники тока G1, G2 вносят в схему шумовой ток, эквивалентный базовому шумовому току (см.расчет на схеме вверху). R2 и R5 соответсвтенно входные сопротивления каскадов ОЭ и ОБ. На графике -2 кривых, одна 3,1нВ/sqrt(Гц) -шумы в точке in, кривая 0,76нВ/sqrt(Гц) -шумы в точке in1. rolleyes.gif
Источник сигнала для простоты -один.
Может я чего не учел в схеме?

Update: Заметьте, что шум у схемы с ОЭ очень похож на реальный (с транзистором). И еще заметил, что токовый шум практически не сказывается -если шумовой ток выкинуть, то шум на "in" падает всего лишь с 3,1 до 3нВ .

Update:Update: Упс. я наверно не правильно нарисовал. В ОЭ шумит наверно тотже резистор что и в ОБ (37 Ом), а остальное сопротивление-безшумовое? Чтото я запутался, как правильно?
rudy_b
Цитата(Alexashka @ Nov 30 2010, 03:05) *
С выкладками для перехода БЭ согласен, но вот с приведенным шумом не понял. Я бы записал иначе:
Uшума_нэ = Uвх_шн/(Rвх+Rист)*Rист
Uшума_тэ=Iшума*Rвх*Rист/(Rвх+Rист)

Мы просто пытаемся сделать разное. Вот смотрите, входное напряжение Uвх (идеального источника напряжения) попадает на вход усилителя ослабившись на делителе напряжения, образованном выходным сопротивлением источника сигнала Rист и входным сопротивлением усилителя Rвх:

Uвх_ус=Uвх*Rвх/(Rвх+Rист)=Uвх*Косл, где Косл=Rвх/(Rвх+Rист).

Поэтому, если я хочу привести возникшее именно на входе усилителя (после Rист) напряжение от источника шумового тока

Uш_вх_ус=Iш *(Rвх||Rист)=Iш *Rвх*Rист/(Rвх+Rист)

к напряжению входного сигнала - я должен умножить это напряжение на величину, обратную ослаблению (Косл). Тогда такое напряжение, приложенное до сопротивления источника сигнала, ослабившись на делителе Rист-Rвх в Косл раз, станет равным вычисленному Uш_вх_ус.

В результате эквивалентное напряжение источника шумового тока (приложенное до сопротивления Rист) будет равно
Uш_вх_ток_экв=Uш_вх_ус/Косл=Iш *Rвх*Rист/(Rвх+Rист) / (Rвх/(Rвх+Rист))=Iш*Rист

Цитата
Чтобы доказать сие я накидал схемку -без собственно транзистора, но с сопротивлениями и шумами как в транзисторе.

Вы усложнили себе задачу. Заменить источники шумового напряжения и тока шумом одного резистора не получится, да это и неудобно.

Именно для упрощения всяких расчетов и используется эквивалентная шумовая схема транзистора, представленная источником шумового напряжения, включенного последовательно с базой, и источником шумового тока, включенного между базой и эмиттером. А сам транзистор со стороны перехода база-эмиттер представлен нешумяшим резистором Rвх, который, однако, зависит от базового тока. Шум этого резистора уже включен в шумовые ток и напряжение. Он используется только для определения входного сопротивления транзистора. Можно использовать и иные, более сложные и точные варианты трактовки, но, обычно, такого подхода вполне хватает.

Но сами величины шумовых напряжения и тока зависят от тока базы, тока коллектора и напряжения на коллекторе (обычно не учитывается, кроме специальных случаев).

Такой подход значительно упрощает расчеты схем. Именно оценочные расчеты, поскольку симуляшка считает (по крайней мере - должна считать) все шумы честно.

Цитата
Управл.источники тока G1, G2 вносят в схему шумовой ток, эквивалентный базовому шумовому току (см.расчет на схеме вверху). R2 и R5 соответсвтенно входные сопротивления каскадов ОЭ и ОБ. На графике -2 кривых, одна 3,1нВ/sqrt(Гц) -шумы в точке in, кривая 0,76нВ/sqrt(Гц) -шумы в точке in1. rolleyes.gif
Источник сигнала для простоты -один.
Может я чего не учел в схеме?

Update: Заметьте, что шум у схемы с ОЭ очень похож на реальный (с транзистором). И еще заметил, что токовый шум практически не сказывается -если шумовой ток выкинуть, то шум на "in" падает всего лишь с 3,1 до 3нВ .

Update:Update: Упс. я наверно не правильно нарисовал. В ОЭ шумит наверно тотже резистор что и в ОБ (37 Ом), а остальное сопротивление-безшумовое? Чтото я запутался, как правильно?

Вы ошиблись в другом. Низкое входное сопротивление в схеме ОБ не является артефактом, оно образуется за счет обратной связи по току коллектора, протекающего, в таком включении, через источник сигнала. Т.е., входное сопротивление транзистора (и его шумовые параметры) - точно такое же, как и в схеме ОЭ, но обратная связь (не вносит шума в некотором приближении) снижает его примерно в бета раз. Именно по этой причине, шумовые свойства ОБ близки (но, все-таки, чуть хуже - снижение усиления за счет ОС) к шумовым свойствам ОЭ. Это не учел и alexkok в своих утверждениях.
alexkok
Цитата(Alexashka @ Nov 30 2010, 02:13) *
Боюсь Вы путаете причину и следствие. Шум зараждается в базе (базовый ток), он будет даже если коллектор будет висеть в воздухе (специально проверил -при одном и том же базовом токе- базовый шум один и тотже), в коллекторе только источник тока, который не шумит сам по себе (ну если не считать шума rк), шум в коллекторе- следствие усиления шумового базового тока.

Почитайте хотя бы статью которую Вы же, вроде, уже здесь постили Ultra low noise amplifiers.pdf
Нажмите для просмотра прикрепленного файла
Из этих формул следует, что:
1. Большая часть приведенного ко входу напряжения шума есть дробовый шум тока коллектора деленный на крутизну.
Вторую часть входного напряжения шума дает объемное сопротивление базы.
2. Входной шумовой ток - это дробовый шум тока базы, который есть ток коллектора деленный на коэффициент усиления по току.

Меньше симуляторами надо пользоваться, они думать отучают.

Цитата(rudy_b @ Nov 30 2010, 03:01) *
Цитата из книжки - Жалуд, Кузнецов, "Шумы в полупроводниковых устройствах", стр. 97
Нажмите для просмотра прикрепленного файла

Из приведенной Вами цитаты всего лишь следует, что для одного и того же транзистора коэффициент шума слабо зависит от схемы включения.
Но совершенно не следует, что транзисторы одного типа, но с заметно разными коэффицентами усиления по току, будут иметь одинаковый коэффициент шума при том же сопротивлении источника.

Цитата(rudy_b @ Nov 30 2010, 05:43) *
Это не учел и alexkok в своих утверждениях.

Вы тоже верите, что шумы рождаются в базе? 05.gif
rudy_b
Цитата(alexkok @ Nov 30 2010, 06:51) *
Входной шумовой ток - это дробовый шум тока базы, который есть ток коллектора деленный на коэффициент усиления по току.

Ваше утверждение весьма спорно и, как минимум, требует более подробных разъяснений. Вы про ток утечки коллектор база не забыли? Или про ток рекомбинации носителей в базовой зоне?

Цитата
Из приведенной Вами цитаты всего лишь следует, что для одного и того же транзистора коэффициент шума слабо зависит от схемы включения.

Если вы обратили внимание, именно этот вопрос и является предметом обсуждения

Цитата
Но совершенно не следует, что транзисторы одного типа, но с заметно разными коэффицентами усиления по току, будут иметь одинаковый коэффициент шума при том же сопротивлении источника.

Интересно, а кто и где это утверждал? Что-то не припомню такого.

Цитата
Вы тоже верите, что шумы рождаются в базе? 05.gif

Шумы рождаются во всех частях транзистора, но их с достаточной точностью можно привести всего к двум эквивалентным источникам шума подключенным к база-эмиттерному переходу транзистора - источнику шумового напряжения и источнику шумового тока.

Не понял, с чем именно вы пытаетесь бороться?
alexkok
Цитата(rudy_b @ Nov 30 2010, 21:05) *
Ваше утверждение весьма спорно и, как минимум, требует более подробных разъяснений.

Титце и Шенк, 12е изд. т.1
Нажмите для просмотра прикрепленного файла
Цитата
Вы про ток утечки коллектор база не забыли?

Это эффекты второго-третьего порядка.
Цитата
Или про ток рекомбинации носителей в базовой зоне?

1/f шум это отдельный вопрос, я его не рассматриваю.
Цитата
Если вы обратили внимание, именно этот вопрос и является предметом обсуждения
Интересно, а кто и где это утверждал? Что-то не припомню такого.

Цитата(rudy_b @ Nov 29 2010, 16:29)
Т.е., если пользоваться понятиями шумового тока и шумового напряжения, то входное сопротивление усилителя (ОЭ или ОБ) не влияет на отношение сигнал/шум


rudy_b
Цитата(alexkok @ Dec 1 2010, 00:25) *
Титце и Шенк, 12е изд. т.1

Та же книжка, стр.75.
Нажмите для просмотра прикрепленного файла

Тот же Тице и Шенк, стр 107
Нажмите для просмотра прикрепленного файла

Почитайте также Хоровиц, Хилл, "Исскуство схемотехники", 3-е изд., том 1, страница 495 и далее.

Alexashka, вам это тоже будет полезно, там все хорошо изложено.
alexkok
Цитата(rudy_b @ Dec 1 2010, 00:40) *
Та же книжка, стр.75.

И что Вы этим хотите доказать?
В формуле для (ОЭ) i2b
Ic - Ie = Ic / B
т. е. прямая зависимость от коэффициента усиления по току и прямая корреляция с входным сопротивлением, о чём я и писал.
Alexashka
Цитата(rudy_b @ Nov 30 2010, 04:43) *
к напряжению входного сигнала - я должен умножить это напряжение на величину, обратную ослаблению (Косл). Тогда такое напряжение, приложенное до сопротивления источника сигнала, ослабившись на делителе Rист-Rвх в Косл раз, станет равным вычисленному Uш_вх_ус.

rolleyes.gif Ага, теперь все стало ясно! Действительно надо было зайти с другой стороны, и тут становится очевидно, что покрайней мере коэфф.шума не будет зависить от входного сопротивления.
Но по поводу моей схемки...почему
Цитата
"Заменить источники шумового напряжения и тока шумом одного резистора не получится, да это и неудобно."

Ну почему одного резистора, во-первых шумы напряжения-это как известно резистивный шум перехода, он моделируется у меня резистором R5 для схемы ОБ, а G2 -генератор шумового тока, величина которая также известна и легко задается шумом резистора. Просто в моделяторе нет источника шумового тока, поэтому приходится вводить такой вот гибрид. Ну и собственно токовый шум задан R6.
Вобщем, хотелось бы добить ее до конца и понять почему показания отличаются от схемы с транзистором (как после этого верить всяким эквивалентам?) С ОЭ вроде совпадает и очень не плохо по цифрам, а вот с ОБ чтото ерунда выходит. Если смотреть шум на эмиттере, то он примерно одинаков в резистивной и в транзисторной модели (613нВ и 761нВ), а вот приведенный к источнику сигнала здорово различается - 8,5нВ с транзистором и 13,1нВ в резистивной модели.
Собственно если коллектор отрываешь- шум в модели с транзистором не меняется, стало быть модель учитывает в расчетах только сопротивление перехода база-эмиттер, так вот, не понятно чем эта модель так отличается от моей резистивной?

Цитата(rudy_b @ Nov 30 2010, 04:43) *
Вы ошиблись в другом. Низкое входное сопротивление в схеме ОБ не является артефактом, оно образуется за счет обратной связи по току коллектора, протекающего, в таком включении, через источник сигнала. Т.е., входное сопротивление транзистора (и его шумовые параметры) - точно такое же, как и в схеме ОЭ, но обратная связь (не вносит шума в некотором приближении) снижает его примерно в бета раз. Именно по этой причине, шумовые свойства ОБ близки (но, все-таки, чуть хуже - снижение усиления за счет ОС) к шумовым свойствам ОЭ. Это не учел и alexkok в своих утверждениях.

Хм...всегда считал что происходит наоборот. В схеме ОЭ эмиттерное сопротивление увеличивается по сравнению с его фактическим значением изза усиления iэ=iб*(betta+1). А в схеме ОБ наоборот- базовое сопротивление нивелируется (ослабляется в бетта+1 раз), эмиттерное же остается равным фактическому. Разве не так?
rudy_b
Цитата(alexkok @ Dec 1 2010, 01:19) *
И что Вы этим хотите доказать?
В формуле для (ОЭ) i2b
Ic - Ie = Ic / B
т. е. прямая зависимость от коэффициента усиления по току и прямая корреляция с входным сопротивлением, о чём я и писал.

Это я как раз так и не могу понять, с чем вы спорите.
Но вы утверждали, следующее
Цитата
2. Входной шумовой ток - это дробовый шум тока базы, который есть ток коллектора деленный на коэффициент усиления по току.

Так вот, входной шумовой ток, отнюдь не есть ток коллектора, деленный на коэффициент усиления по току, он только приводится к нему для удобства.
Исходное выражение и эквивалентная схема(тот же Тице, Шенк, стр.108) выглядят так
Нажмите для просмотра прикрепленного файла
И это - упрощенное выражение. Как видно, шумовой ток имеет две компоненты, одна из них - это шумовой ток базового перехода, и только вторая - дробовой шум тока коллектора (а если быть точным - то тока эмиттера - именно он первичен, все остальное пересчитывается).

Но я не вижу смысла продолжать этот спор ни о чем, разбирательство с такими тонкостями не имеет отношения к данной теме.
Alexashka
Цитата(alexkok @ Dec 1 2010, 00:19) *
И что Вы этим хотите доказать?
В формуле для (ОЭ) i2b
Ic - Ie = Ic / B
т. е. прямая зависимость от коэффициента усиления по току и прямая корреляция с входным сопротивлением, о чём я и писал.


Извиняюсь что встреваю, но помоему зависимости от ic приводят только потому что именно его и измеряют как параметр, а базовый ток никому не интересен. Статью на которую Вы меня отсылали я читал и не один раз перечитывал. если чесно от этих формул уже мешанина в голове crying.gif
Но помоему обратная зависимость напряжения шума от тока коллектора (которое Вы приводили мне поставми выше) говорит о том, что при бОльшем токе коллектора диф.сопротивление эмиттера уменьшается, и пропорционально 4kTRэ снижается шумовое напряжение. Разве не так?
А токовый шум - из тойже формулы- как раз определен для тока базы (корень из 2 заряд электрона на ток базы), потом его для удобства приводят к току коллектора. Т.е выразить его можно через что угодно -это кому как удобнее smile.gif имхо
alexkok
Цитата(rudy_b @ Dec 1 2010, 00:51) *
Так вот, входной шумовой ток, отнюдь не есть ток коллектора, деленный на коэффициент усиления по току, он только приводится к нему для удобства.

Естесственно, имелся ввиду ток базы, а не шумовой.
Цитата
Но я не вижу смысла продолжать этот спор ни о чем, разбирательство с такими тонкостями не имеет отношения к данной теме.

Значит прекращаем.

Цитата(Alexashka @ Dec 1 2010, 01:01) *
Но помоему обратная зависимость напряжения шума от тока коллектора (которое Вы приводили мне поставми выше) говорит о том, что при бОльшем токе коллектора диф.сопротивление эмиттера уменьшается, и пропорционально 4kTRэ снижается шумовое напряжение. Разве не так?

Не так.
Шум растет как корень из коллекторного тока, а крутизна пропорциональна току и приведенное ко входу шумовое напряжение, которое пересчитывается делением на крутизну, падает с увеличением тока.
Цитата
А токовый шум - из тойже формулы- как раз определен для тока базы (корень из 2 заряд электрона на ток базы), потом его для удобства приводят к току коллектора. Т.е выразить его можно через что угодно -это кому как удобнее smile.gif имхо

Не так, шумовой ток базы сам по себе, с некоторой корреляцией с шумами коллекторного тока.
rudy_b
Цитата(Alexashka @ Dec 1 2010, 01:39) *
...
Но по поводу моей схемки...почему
...

Вот так, с ходу, точно не отвечу. Думаю, что вы где-то ошиблись в вычислениях. Ну и особенности вашей симуляшки нужно знать, у меня Orcad, там все немного иначе.

И, честно говоря, не очень понимаю, зачем вы ручками хотите создать свою модель? Она уже есть в симуляшке, можно просто аккуратно настроить ее параметры в соответствии с параметрами конкретного транзистора.

Я думаю, можно попробовать сделать так:
1. На источнике сигнала с нулевым сопротивлением и, в симуляшке, по приведенному ко входу Uшума, определить величину источника шумового напряжения.
2. Проделать то же самое с некоторым сопротивлением источника, вычесть (квадратично) шум сопротивления источника и напряжение источника шумового сопротивления и определить ток генератора шума, поделив полученное значение напряжения на сопротивление источника.
3. Сделать модели источников шумовых напряжения и тока и отдельно проверить их соответствие рассчитанным значениям.
4. Снова проверить что получится в схеме.
Скорее всего, вы обнаружите свою ошибку в приведенной ранее модели, но... Попробуйте.


Цитата
Хм...всегда считал что происходит наоборот. В схеме ОЭ эмиттерное сопротивление увеличивается по сравнению с его фактическим значением изза усиления iэ=iб*(betta+1). А в схеме ОБ наоборот- базовое сопротивление нивелируется (ослабляется в бетта+1 раз), эмиттерное же остается равным фактическому. Разве не так?

И так и не так. Если взять более точную модель транзистора - то в ней будет отдельно сопротивление базы и отдельно сопротивление эмиттера. Причем сопротивление базы Rб - порядка сотен ом, эмиттера Rэ - порядка единиц и долей ома. Если забыть про отрицательную связь по току, то входное сопротивление и в схеме с ОЭ и в схеме с ОБ будет одинаковым и равным Rб+Rэ;

А вот как только мы эту отрицательную связь по току ввели - вот тут сразу начались изменения.
В схеме ОЭ сопротивление эмиттера умножилось на бета (В) (грубо) за счет протекания дополнительного коллекторного тока. Т.е. входное сопротивление стало Rб+Rэ*В.
А в схеме с ОБ - соответственно уменьшилось сопротивление Rб, поскольку теперь входной ток возрос в бета раз, и через него начала протекать лишь 1/В часть входного тока. И входное сопротивление сразу стало равным Rб/В+Rэ, т.е. существенно снизилось.

В обычных случаях, как формируется входное сопротивление каскада - совершенно не важно. Но при расчете шумов - очень важно знать, за счет чего изменилось входное сопротивление - за счет реального изменения значения параметров (резисторов и т.п.) или за счет воздействия ОС, поскольку сама по себе ОС дополнительных шумов не вносит, только снижает коэффициент усиления, что может привести к некоторому росту шума. А вот если изменились сами параметры схемы - изменились и шумы.

Отсюда и возникает путаница с ОЭ-ОБ. ОЭ - это схема с малой обратной связью по току коллектора (через небольшое сопротивление Rэ). Но Rэ - мало и этим можно пренебречь. А вот ОБ - это схема со 100% ОС по току коллектора и результирующее входное - определяется, в основном, именно ей, поскольку ток ОС практически равен входному (с точностью порядка 1/В), а ток через базу транзистора - в В раз меньше входного.

Наверное несколько путано сказал, но надеюсь, смысл передал. Это очень легко увидеть на модели - создайте модель транзистора из управляемого током (через Rб) генератора тока - там все будет очевидно. А в эмиттер включите отдельный Rэ. Что-то вроде этого.
Нажмите для просмотра прикрепленного файла
Alexashka
Цитата(alexkok @ Nov 30 2010, 05:51) *
Почитайте хотя бы статью которую Вы же, вроде, уже здесь постили Ultra low noise amplifiers.pdf
Нажмите для просмотра прикрепленного файла
Из этих формул следует, что:
1. Большая часть приведенного ко входу напряжения шума есть дробовый шум тока коллектора деленный на крутизну.
Вторую часть входного напряжения шума дает объемное сопротивление базы.
2. Входной шумовой ток - это дробовый шум тока базы, который есть ток коллектора деленный на коэффициент усиления по току.

Всетаки я не понял, где тут в формулах "шум тока коллектора деленный на крутизну"? Вижу только постоянный ток коллектора ну и всякие физические константы.
И нигде я не видел в формулах "деление на крутизну". Крутизна ведь "S" обозначается? Вижу только проводимость база-эмиттер или сопротивление база-эмиттер. //Update: вопрос снят)
И сразу (поскольку книжек никаких нет под рукой) поясните пожалуйста, 2q∆f(Ic-Ie/m) - не есть ли это шум тока базы (ток базы =Ic-Ie/m)?

Цитата
Вы тоже верите, что шумы рождаются в базе? 05.gif

Вот тут в статье Компоненты и технологии 10.08 интересное прочитал:

Цитата
Схожий процесс возникает при инжекции зарядов из эмиттера в базу биполярного транзистора. Флуктуации в ходе эмиссии/инжекции вызваны непрерывными, очень маленькими изменениями в энергии носителей в зависимости от работы выхода катода или от энергии запрещенной зоны полупроводникового перехода. Во втором случае (в отличие от электровакуумного диода) некоторые из инжектированных носителей рекомбинируются в области базы; при этом шум на коллекторе изменяется соответствующим образом. В связи с этим данный эффект называют дробовым шумом коллектора, хотя такое название может вводить в заблуждение, поскольку первопричина кроется в источнике инжекции.
Обратите внимание на то, что шум Джонсона вызван случайным движением зарядов в проводящей среде, а дробовой шум- случайным появлением этих носителей в барьерной зоне.

Источник инжекции- надо понимать -базовый ток smile.gif



И еще оттуда же:
Цитата
в отличие от шума резистора, который непосредственно переводится в мощность, дробовой шум является всего лишь флуктуацией тока, и ему соответствует определенная мощность только при втекании этого тока в некоторый импеданс.
Такой импеданс в транзисторе есть, но это не выходное сопротивление коллектора, а дифференциальное сопротивление эмиттера: rэ - величина, обратная крутизне характеристики при малом сигнале и равная kT/qIc. Наличие такого импеданса приводит к появлению шумового напряжения, которое может быть приведено к переходу база/ эмиттер. Соответствующая спектральная плотность есть произведение шумового тока на данное сопротивление, и она равна kT/qIc*sqrt(2qIc), или kT*sqrt(2/qIc).

Т.е выходит что шум коллектора проходит через диф.сопротивление эмиттера rэ и создает на нем шумовое напряжение. И оно же (совпадение?) получается если шумовой ток приводить ко входу делением на крутизну (она обратно пропорциональна этому самому rэ)! Чудесааа))

Цитата(rudy_b @ Dec 1 2010, 01:45) *
Вот так, с ходу, точно не отвечу. Думаю, что вы где-то ошиблись в вычислениях.

Теперь ясно где моя ошибка biggrin.gif
Вот и объяснение:
Цитата
Интересный факт, что указанное произведение тока дробового шума на данное сопротивление идентично напряжению шума, генерируемому реальным сопротивлением, величина которого в два раза меньше. Например, в рассматриваемом примере r<sub>e</sub> равно 25,86 Ом, а шум реального сопротивления номиналом 12,93 Ом также составляет 463 пВ/ Гц. Чтобы показать это, запишем произведение дробового шума на rэ в виде sqrt(2kTrэ) , что в свою очередь равно sqrt(4kT(rэ/2)). Данная величина совпадает с шумом Джонсона резистора R, sqrt(4kTR), в случае, когда R = rэ/2. Это действительно так, хотя общая картина от этого яснее не становится. Откуда возникает такая интересная взаимосвязь между двумя очень непохожими друг на друга фундаментальными шумовыми процессами? Но это уже тема для следующей статьи.

- Вот ведь 07.gif
ledum
Ну а где ж у них учет фликер-шума? Одной из причин которого, например, является залипание носителей на глубоких уровнях с достаточно большим сечением захвата в запрещенной зоне с последующим спонтанным возвратом в зону проводимости. Глубокие уровни - из-за дефектов решетки (технологических, конструктивных или производственных - дислокации, примеси, влияние поверхности). Ведь на низких частотах фликер-шумы основные обычно.
alexkok
Цитата(Alexashka @ Dec 1 2010, 18:53) *
И сразу (поскольку книжек никаких нет под рукой) поясните пожалуйста, 2q[size=2]∆f(Ic-Ie/m) - не есть ли это шум тока базы (ток базы =Ic-Ie/m)?

Он самый.
Цитата
Вот тут в статье
Схожий процесс возникает при инжекции зарядов из эмиттера в базу биполярного транзистора. Флуктуации в ходе эмиссии/инжекции вызваны непрерывными, очень маленькими изменениями в энергии носителей в зависимости от работы выхода катода или от энергии запрещенной зоны полупроводникового перехода. Во втором случае (в отличие от электровакуумного диода) некоторые из инжектированных носителей рекомбинируются в области базы; при этом шум на коллекторе изменяется соответствующим образом. В связи с этим данный эффект называют дробовым шумом коллектора, хотя такое название может вводить в заблуждение, поскольку первопричина кроется в источнике инжекции.
Обратите внимание на то, что шум Джонсона вызван случайным движением зарядов в проводящей среде, а дробовой шум- случайным появлением этих носителей в барьерной зоне.

Врут, причиной дробового шума является дискретность тока, он из отдельных электронов состоит.
Alexashka
Цитата(ledum @ Dec 1 2010, 19:39) *
Ну а где ж у них учет фликер-шума?

Видимо, это тоже тема для отдельной статьи smile.gif
Небольшой оффтоп если позволите.

Цитата
l/f-шум — явление загадочное. Он неизбежно присутствует почти во всех электронных приборах и, тем не менее, физические причины его возникновения до сих пор все еще остаются неясными. Многочисленные экспериментальные и теоретические исследования l/f-шума выявили лишь его многогранный и неподатливый характер; после всех затраченных усилий относительно этого шума нельзя сделать почти никаких определенных выводов. Имеющиеся экспериментальные данные часто находятся в противоречии друг с другом или же остаются открытыми для интерпретации. Этим можно объяснить факт существования научной школы, сторонники которой твердо полагают, что l/f-шум – явление объемное, мысль, которая встречает отпор тех, кто полагает, что этот шум создается на поверхности. Подобно этому, и модели флуктуации числа, и подвижности носителей заряда– каждая имеет своих защитников, хотя бесспорные экспериментальные доказательства, которые лишали бы одну из них права на дальнейшее существование в качестве рабочей гипотезы, отсутствуют. Возможно, единственное указание на систематичность поведения 1/f-шума - это эмпирический закон Хуга, который гласит, что уровень шума обратно пропорционален суммарному числу носителей в образце. Однако и закон Хуга не является общим. Даже в случае металлических пленок, для которых он и был первоначально сформулирован, он не всегда справедлив.

Первые наблюдения l/f-шума выполнены более восьмидесяти лет тому назад. Сейчас установлено, что l/f-шум является универсальным типом флуктуации, он проявляется не только при измерениях в электронике, но и во все расширяющемся ряде наблюдений в самых различных сферах. Это отмечено, например, для таких явлений природы, как землетрясения, грозы, изменения уровня течения реки Нил, хотя, конечно, спектры, которые выявляются в таких случаях, нельзя считать спектрами мощности в обычном смысле этого слова. Кроме того, некоторые биологические системы также обладают l/f-шумом: нормальный период сердцебиения человека имеет флуктуации, спектральная плотность которых изменяется приблизительно по закону 1/f для частот ниже 0,3 Гц, подобную же форму имеет спектр флуктуации волн мозга, в частности так называемых α-волн на электроэнцефалограммах (ЭЭГ). Хорошо известно, что нейромембраны обладают флуктуациями 1/f.

Другой областью, где имеется l/f-шум, является музыка. Было обнаружено, что соотношение между интенсивностью и высотой звука в классической музыке (Моцарт, Бах, Бетховен, Дебюсси), в джазовой музыке, в музыке ансамбля «Битлз», а также в музыке различных эпох соответствует зависимости 1/f.

Возможно, еще более удивительным является то, что индивидуальное восприятие музыки существенно определяется видом ее спектра. Так, три музыкальных отрывка, «скомпонованные» на основе случайных чисел и имевшие зависимости спектральных плотностей от частоты в виде l/f2, l/f и l/f0 (белый шум), характеризовались слушателями как скучный (l/f2), раздражающий (белый шум) и доставляющий удовольствие 1/f . Выходит, что «хорошая» музыка имеет спектр 1/f, вероятно, из-за того, что ее время корреляции не настолько мало, чтобы сделать ее выводящей из равновесия своей беспорядочностью, но она проливает мало света на физические механизмы возникновения такого шума.

ledum
Цитата(Alexashka @ Dec 1 2010, 23:04) *
Небольшой оффтоп если позволите.

Тоже немного оффтопа - Релаксационная Спектроскопия Глубоких Уровней, РСГУ или DLTS, с помощью луча электронного микроскопа, как способ оценки одного из многих возможных источников фликер шума в транзисторах, была темой моего диплома (закрытого, кстати) 25 лет назад. Но забыл почти все с этой СВЧухой.
Кстати, интересно было бы оценить шумы 2SK117 и 2SK170, хоть и полевики, но мы их ставили на прошлой работе в микрофонные усилители - если не палево - нормально. Пробовали и LM1837 (вынули из какого-то брендового кассетника) - так полевики больше понравились.
rudy_b
Цитата(ledum @ Dec 2 2010, 11:02) *
Тоже немного оффтопа - Релаксационная Спектроскопия Глубоких Уровней, РСГУ или DLTS, с помощью луча электронного микроскопа, как способ оценки одного из многих возможных источников фликер шума в транзисторах, была темой моего диплома (закрытого, кстати) 25 лет назад. Но забыл почти все с этой СВЧухой.
Кстати, интересно было бы оценить шумы 2SK117 и 2SK170, хоть и полевики, но мы их ставили на прошлой работе в микрофонные усилители - если не палево - нормально. Пробовали и LM1837 (вынули из какого-то брендового кассетника) - так полевики больше понравились.

На килогерце они даже лучше, но у них раньше начинается фликкер - герц со 100. Поэтому на более низких частотах (и малом сопротивлении источника, порядка 600 ом) начинают проигрывать биполярам. По крайней мере, по модели, но и на практике сильно шумят на низких частотах. Отобрать, конечно можно, но...
ledum
Цитата(rudy_b @ Dec 2 2010, 17:17) *
На килогерце они даже лучше, но у них раньше начинается фликкер - герц со 100. Поэтому на более низких частотах (и малом сопротивлении источника, порядка 600 ом) начинают проигрывать биполярам. По крайней мере, по модели, но и на практике сильно шумят на низких частотах. Отобрать, конечно можно, но...

Да, извиняюсь, забыл сказать, что диапазон микрофонного усилка был 300-4000 с легким задиром на 800-1200 для увеличения разборчивости. Просто ниже 300 никогда не смотрели.
rudy_b
Да, я тоже, извиняюсь, не указал транзистор. Я говорил про 2SK170. 2SK117 не пробовал, но, по параметрам, он должен быть хуже.
Alexashka
Цитата(ledum @ Dec 2 2010, 11:02) *
Тоже немного оффтопа - Релаксационная Спектроскопия Глубоких Уровней, РСГУ или DLTS, с помощью луча электронного микроскопа, как способ оценки одного из многих возможных источников фликер шума в транзисторах, была темой моего диплома (закрытого, кстати) 25 лет назад. Но забыл почти все с этой СВЧухой.
Кстати, интересно было бы оценить шумы 2SK117 и 2SK170, хоть и полевики, но мы их ставили на прошлой работе в микрофонные усилители - если не палево - нормально. Пробовали и LM1837 (вынули из какого-то брендового кассетника) - так полевики больше понравились.

Глубоко Вы копнули, однако blink.gif
***
2SK117 я пробовал в ЗЧУ (может помните в этой ветке муссировалось довольно долно), понравился, но чтобы получить преимущество перед средним ОУ (9нВ) пришлось ставить в сток активную нагрузку (тотже 117 в режиме генератора тока). Ну так вот, на биполярах я убедился, что такая схема дает в 1,4 раза больше шумов, поэтому не думаю, что он будет лучше биполяра с обычным резистором в коллекторе. Максимум получится тоже самое. Хотя могу и ошибаться sm.gif Вот 170 можно было бы попробовать, хотя он ориентирован на бОльший ток стока, который мне не по карману.
Alexashka
Хочу освежить тему. Все что обсуждалось выше вылилось-таки в схему, приведенную ниже. Из того что хотелось добиться- обеспечение входного импеданса=1кОм, стабильность рабочей точки входного каскада при изменении температуры и разбросе параметров транзисторов, низкое потребление, малый шум, простота, отсутствие БОЛЬШИХ емкостей, не слишком большие искажения, получилось почти все sm.gif -результаты приведены на схеме. Можно критиковать. В железе думаю опробовать в ближайшее время.

На первом графике -входной импеданс, на остальных - усиление в разных точках.
rudy_b
Вроде ничего, но сложновато как-то. А какая проблема с питанием - автономная работа от батарейки? Почему по выходному кабелю не запитать?
Alexashka
Цитата(rudy_b @ Jan 19 2011, 02:48) *
Вроде ничего, но сложновато как-то. А какая проблема с питанием - автономная работа от батарейки? Почему по выходному кабелю не запитать?


Сложно потому что полную схему привел -весь тракт усиления-фильтрации, хотя в ней еще кое чего не хватает- опорников и вторичного питания, цепей защиты от РЧ помех. Просто всю схему моделирую чтобы оценивать шумы в конкретной полосе, да и просто эта часть уже собрана на плате.

Питание -все батарейное, это знаете такие модные сейчас сенсорные сети делаем. Вот нужны малогабаритные легкие датчики, которое к сожалению изза этого и малочувстительные.
ledum
Немного в сторону. Сам радиопередатчиками такими не занимался, но на экспертизы притаскивали зухера. В качественных, по крайней мере, хотя бы кондер небольшой емкости параллельно микрофону стоял, в более серьезных - помехоподавляюшие LC фильтры - защита от детектирования входным каскадом собственного ВЧ сигнала. Когда микрофон хотя бы 40-50 мм экранированным проводком подключался и который уже работал как антеннка. Это если данный усилитель должен с передатчиком использоваться
dinam
Извините, что встреваваю в обсуждение, может об этом уже говорилось, но почему вы закладываетесь на транзисторы, которые Toshiba не рекомендует применять в новых разработках? Если смотреть на графики, то у неё есть транзисторы поновее с нехудшими характеристиками по шумам. Ну или обратите внимание на других производителей.
rudy_b
Попался еще такой транзистор 2SC2547, вроде неплохой.
Alexashka
Цитата(ledum @ Jan 19 2011, 12:00) *
Немного в сторону. Сам радиопередатчиками такими не занимался, но на экспертизы притаскивали зухера. В качественных, по крайней мере, хотя бы кондер небольшой емкости параллельно микрофону стоял, в более серьезных - помехоподавляюшие LC фильтры - защита от детектирования входным каскадом собственного ВЧ сигнала. Когда микрофон хотя бы 40-50 мм экранированным проводком подключался и который уже работал как антеннка. Это если данный усилитель должен с передатчиком использоваться

Ага, в рабочем варианте это все будет стоять. Первый каскад (который К=тыща) как раз в корпусе датчика (вынесенный), кондеры и фильтры по входу и выходу! Эта схема макетная, она без фильтров, так чисто для оценки шумов. С детектированием уже приходилось иметь дело, первый раз его заметили тока на испытаниях в поле sm.gif в помещении был большой вибро-шум, поэтому и не заметили его))

Цитата(dinam @ Jan 19 2011, 12:48) *
Извините, что встреваваю в обсуждение, может об этом уже говорилось, но почему вы закладываетесь на транзисторы, которые Toshiba не рекомендует применять в новых разработках? Если смотреть на графики, то у неё есть транзисторы поновее с нехудшими характеристиками по шумам. Ну или обратите внимание на других производителей.

Да я взял все рекомендуемые транзисторы на форумах, все их просмотрел, из более-менее подходящих купить удалось только эти. Если Вы порекомендуете конкретный тип, буду признателен sm.gif
Но такое впечатление, что малошумящие (с низкой частотой фликера) транзисторы перестали обновляться...по крайней мере в миниатюрных корпусах, ходовых я не нашел.
Для просмотра полной версии этой страницы, пожалуйста, пройдите по ссылке.
Invision Power Board © 2001-2025 Invision Power Services, Inc.