SZUMY TRANZYSTORÓW

1. WSTĘP.

Celem ćwiczenia jest zapoznanie ze sposobem modelowania szumów w tranzystorach,

sposobami analizy i opisu właściwości szumowych tranzystorów. Ćwiczenie przeprowadza
się przy użyciu programu Multisim.

2. PRZEBIEG ĆWICZENIA.

2.1. Wybrać tranzystor i zapoznać się ze sposobem określania właściwości szumowych
tranzystorów w programie Multisim. Zaprojektować układ polaryzacji tranzystora. Określić i
ustalić punkt pracy tranzystora. Dobrać tak parametry układu, aby jego pasmo pokrywało
kilka dekad częstotliwości (minimum 3). Dokonać symulacji DC i AC układu w celu
określenia parametrów tranzystora i układu. Wyniki zapisywać do pliku umożliwiającego
dalszą analizę danych (np. .txt).

2.2. Zapoznać się ze sposobem przeprowadzania analizy szumowej (pomiar funkcji gęstości
widmowej mocy i całkowitego napięcia szumów) w programie Multisim. Zanotować zadane
wartości parametrów szumowych tranzystora.

2.3. Przeprowadzić analizę szumową układu – dokonać pomiaru funkcji gęstości widmowej
mocy dla różnych wartości rezystancji źródła (ok. 10, w tym dla wartości 0 i ∞). Wyniki
zapisywać do pliku umożliwiającego dalszą analizę danych (np. .txt).
Należy zwrócić uwagę, że mierzona funkcja gęstości widmowej mocy zawiera również
szumy termiczne rezystorów stanowiących układ polaryzacji tranzystora. Aby dokładnie
wyznaczyć szumy samego tranzystora należy uwzględnić szumy rezystorów. W tym celu
należy zapisać widma szumów poszczególnych rezystorów albo zanotować wartości ich
rezystancji (w takiej sytuacji szumy termiczne rezystorów uwzględnia się na podstawie
szumowego schematu zastępczego układu).

2.4. Zmienić warunki pracy tranzystora, tak aby można było dokonać analizy szumowej
układu dla innej wartości prądu kolektora. Przeprowadzić pomiary opisane w p. 2.3.
Powtórzyć symulacje dla kilku różnych wartości prądu kolektora (w granicach ok. 10µA –
10mA). Po każdej zmianie zmierzyć i zapisać charakterystykę amplitudową układu.

2.5. Dokonać analogicznych symulacji dla innego sposobu podłączenia tranzystora, np. WB.

3. SPRAWOZDANIE.

3.1. Narysować schemat zaprojektowanego układu. Narysować szumowy schemat zastępczy
układu dla średnich częstotliwości. Przedstawić wyniki symulacji wykonanych w p. 2.1 (DC
– w postaci tabeli, AC – na jednym wykresie).

3.2. Wykreślić wszystkie zmierzone widma, potrzebne do dalszej analizy.

3.3. Na podstawie przeprowadzonych pomiarów wyznaczyć zależność wartości wejściowych
ź

ródeł szumów: napięciowego u

n

i prądowego i

n

w funkcji częstotliwości, dla różnych

wartości prądu kolektora. Uwzględnić (odjąć) szumy termiczne rezystorów.

3.4. Obliczyć i wykreślić zależności współczynnika szumów F: od rezystancji źródła R

s

dla

różnych wartości prądu kolektora I

C

oraz od I

C

dla różnych wartości R

s

(dla różnych wartości

szerokości pasma częstotliwości). Otrzymane wyniki porównać z wyznaczoną analitycznie
wartością optymalnego współczynnika szumów F

opt

i rezystancji optymalnej R

opt

.

3.5. Wykreślić zależności współczynnika szumów F od rezystancji źródła R

s

i prądu kolektora

I

C

w postaci obwiedni o stałym współczynniku szumów.

3.6. Sprawdzić zgodność wyników z modelem szumowym tranzystora przedstawionym na
wykładzie.

3.7. Porównać wyniki pomiaru szumów dla różnych konfiguracji pracy tranzystora.

3.8. W miarę możliwości porównać otrzymane wyniki z danymi katalogowymi dostarczanymi
przez producenta.

Uwagi.
Wszystkie charakterystyki powinny być wykreślone w skali podwójnie logarytmicznej.
Do każdego z podpunktów sprawozdania dołączyć własne wnioski.