Устройство для измерения спектральной плотности шумового тока двухполюсников Советский патент 1991 года по МПК G01R23/16 

J

Ј

Изобретение относится к измерительной технике, в частности к устройствам для измерения спектральной плотности шумового тока таких двухполюсников, как диоды. Цель изобретения - повышение точности измерений - достигается тем, что эталонный генератор шумового тока выполнен на биполярном транзисторе 1 и введены резистор 2 нагрузки, источник 3 питания, регулируемый источник 4 тока, конденсатор 5. Устройство также содержит усилитель 7, измеритель 8 мощности. 1 ил.

8

О vj

О О

ю о

Изобретение относится к измерительной технике, в частности к устройствам для измерения спектральной плотности шумового тока таких двухполюсников, как диоды, фотодиоды, стабилитроны и т.п.

Цель изобретения - повышение точности измерений.

На чертеже изображена блок-схема устройства.

Устройство содержит биполярный транзистор 1, коллектор которого через резистор 2 нагрузки подключен к источнику 3 питания, эмиттер - к регулируемому источнику 4 тока, а база заземлена и между базой и эмиттером включен шунтирующий конденсатор 5. Измеряемый джвуполюсник 6 вместе с коллекторным выводом транзистора 1 подключен к входу малошумящего узкополосного усилителя 7, выход которого подключен к входу измерителя 8 мощности.

Устройство работает следующим образом.

Вначале регулируемый источник 4 тока выключают и определяют показания измерителя 8 мощности, равное М и обусловленное шумом измеряемого двухполюсника 6. Затем включают регулируемый источник 4 тока и устанавливают ток коллектора транзистора 1 такой величины (U). чтобы показания измерителя 8 мощности стали равными 2М.

Таким образом, использование в устройстве биполярного транзистора 1 в качестве калиброванного генератора шумового тока совершенно аналогично применению в таком качестве шумового диода, только при определении спектральной плотности шумового тока измеряемого двухполюсника 6 вместо тока анода диода д фигурирует ток коллектора к.

Возможность использования биполярного транзистора в качестве калиброванного генератора шумового тока объясняется следующим образом. Используя распространенную эквивалентную шумовую схему биполярного транзистора в схеме с общим эмиттером, можно рассчитать спектральную плотность шумового тока коллектора для общего случая 5.к.,,3..

Ml т;) Ч m (.« -« iJrK-z ji. u;

где 1ь -ток базы ;

re - сопротивление базы;

Фт- температурный потенциал;

Zn - импеданс, включенный между базой и эмиттером;

к - постоянная Больцмана; Т - абсолютная температура;

q - заряд электрона.

В предлагаемом устройстве между базой и .эмиттером включен шунтирующий конденсатор, емкостное сопротивление ко- торого берется равным I хс | г е . Учтя также, что в активном режиме г б « Фт / I б выражение (1) упрощается:

а.,-г,..(%-)(2)

Это выражение имеет ясный физический смысл: первый член в правой части обусловлен дробовым шумом коллекторного тока, а второй член - тепловым шумом базового сопротивления. Из него видно, что притоках коллектора IK Фт / (2ге) вклад тепловых шумов базового сопротивления мал и оно переходит в формулу Шоттки: SI.K 2q и.(3)

В диапазоне токов коллектора, где с требуемой точностью выполняется соотношение (3), биполярный транзистор может быть использован как калиброванный генератор шумового тока, спектральная плотность которого однозначно связана с током коллектора .

Выражение (2) позволяет оценить граничное значение тока коллектора:

м

Где д- допустимая погрешность в определении спектральной плотности Si, из-за влияния тепловых шумов базового сопротивления.

Формула изобретения

Устройство для измерения спектральной плотности шумового тока двухполюсников, содержащее усилитель, к входу которого подключен эталонный генератор шумового тока, а к выходу измеритель мощности, отличающееся тем, что, с целью повышения точности измерений, эталонный генератор шумового тока выполнен на биполярном транзисторе, коллектор которого через резистор нагрузки подключен к

источнику питания, эмиттер подключен к регулируемому источнику тока, база подключена к общей шине, а между базой и эмиттером включен конденсатор.