rumore BJT

Ciao,

sto studiando per l'esame di elettronica delle TLC e mi trovo a dover risolvere esercizi in cui si chiede di calcolare i vari contributi di rumore in semplici circuiti a BJT o a MOS.

Prendiamo per esempio uno stadio a BJT in cui il segnale viene iniettato nell'emettitore e prelevato sul collettore. La base è polarizzata in modo da avere una certa corrente di bias all'emettitore e tra collettore e Vdd c'è una rete risonante parallelo reale (cioè con Q finito o analogamente con la resistenza Rp parallelo presente). Il modello del BJT prevede la resistenza di ingresso Rbb'.

Devo dire quali sono i contributi di rumore. Questo è facile, sono quattro:

1) Rbb' 2) Rp della rete risonante 3) corrente di base 4) corrente di collettore

Tipicamente i rumori 3) e 4) vengono modellizzati con un generatore di corrente di rumore con densità spettrale di potenza 2qIb o 2qIc. Anche quello dovuto alla Rbb' l'ho sempre trovato espresso come generatore di tensione di rumore con dsp pari a 4KTRbb'.

Però in vari esercizi il prof. modellizza il rumore della resistenza sul collettore a volte con gen. di corrente a volte di tensione, assumendo quindi le dsp pari a 4KT/Rp o 4KTRp.

A cosa si deve questa scelta? Immagino siano perfettamente equivalenti da un punto di vista analitico, ma come si sceglie il più 'comodo' da trattare?

Altra domanda. Quando devo calcolare i due generatori (Si, Sv) equivalenti di rumore all'ingresso, mi perdo sempre :(

Ad esempio gen. di corrente: se ho ben capito bisogna lasciare aperto l'ingresso (e cortocircuitare le alimentazioni a gnd?) e calcolare la tensione di rumore in uscita. Perchè i due gen. di base (dovuto a Rbb') e collettore (Ic) "vedono un guadagno nullo perchè il transistor è degenerato in un generatore ideale di corrente" ?

Mi fermo qui al momento, ma i dubbi sono tanti :)

Marco / iw2nzm

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Marco Trapanese
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[...]

Ti rispondo cercando di condividere quello che mi ricordo dell'esame di TLC =) Come hai anche detto tu, anche io penso che non ci sia nessuna differenza da un punto di vista analitico. Per quanto riguarda il "modo più comodo", direi che dipende dalle volte... Ad esempio, in questo caso è più comodo un rumore serie in tensione, dato che si applica solo sulla resistenza a causa dell'impedenza idealmente infinita del bjt, e una pratica del genere è quasi sempre valida quando hai a che fare con le res. di carico sui collettori/drain. Per fare un esempio opposto, in cui è più furbo un gen parallelo, immagina di avere una res. di degenerazione sull'emettitore: in questo caso, per vedere come si riporta in uscita il rumore, è più comodo fare un partitore di corrente tra la res. di degenerazione e l'imp vista sull'emettitore. Si tratta comunque di una questione di gusti...

Si, il calcolo dei gen. eq in ingresso non è difficile, una volta in testa "l'idea" che ci sta dietro: a te interessa calcolare il rumore che fa il circuito, quindi elimini completamente i segnali in ingresso: nel caso di una corrente, poni l'ingresso a Iin = 0 --> aperto, con la tensione Vin =

0 --> corto. A questo punto valuti il rumore in tensione e in corrente che vedi sull'uscita, perchè quello è il punto che ti interessa, e infine per avere il rumore eq in ingresso dividi il rumore in uscita per il guadagno (in tensione o in corrente, a seconda di quello che stai facendo) tra ingresso e uscita. Le alimentazioni, su segnale, le puoi considerare come dei gnd; entrano in gioco in polarizzazione e sul calcolo della dinamica.

Bè, in questo caso se fai l'eq del circuito su segnale, vedi subito che considerando il rumore su Rdd hai l'emettitore che non è collegato a niente, e quindi niente corrente di segnale... Per il rumore di Ic, facendo l'equivalente noti subito che tutta la corrente di rumore si chiude in una maglia tra emettitore e collettore, e quindi non c'è corrente sul carico.

Per curiosità, è l'esame di Samori al Poli ?

'sera lietissima, Marco

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Markobre

Markobre ha scritto:

[...]

Si, dovrei esserci. Mi confondo sempre nel "vedere" le impedenze dai vari terminali. Approfitto della tua disponibilità (o di chiunque si voglia inserire nel thread) e vediamo se mi chiarisco le idee:

1) Guardando dall'emettitore vedo 1/gm + l'eventuale impedenza sulla base / (beta+1). 2) Guardando dalla base vedo (beta/gm) + l'eventuale impedenza sull'emettitore * (beta + 1).

Fin qui mi pare giusto.

Non mi è chiaro invece come trattare le impedenze eventualmente presenti sul collettore e cosa vedo guardando nel collettore. Cioè, c'è il guadagno in corrente tra ingresso e uscita ma abbiamo anche un generatore di corrente che dovrebbe avere alta impedenza... mumble... mumble...

Se capisco questo poi passo ai MOS, hi hi :)

Chiarissimo!

Ok, naturalmente il rumore che calcolo in uscita sarà di tensione o di corrente a seconda di *quale* è l'uscita che mi viene assegnata, giusto? Cioè se l'uscita è la tensione sul collettore calcolo il rumore come tensione, se fosse la corrente di collettore lo calcolo come corrente (rumore prodotto alternativamente dai due generatori di tensione o corrente messi all'ingresso).

In effetti potevo risparmiarmi questa domanda :)

Esatto, no corrente -> no tensione! questa la so :D

Yes! :) Ci sei passato anche tu?

sera rumorosa più che altro :)

Marco / iw2nzm

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Marco Trapanese

Markobre wrote: Avevo marcato il post di marco per rispondergli con calma, ma vedo che hai gia` risposto esaurientemente tu. Un po' di fatica in meno :-). Ho solo una osservazione:

Detto cosi` sembra che in uscita ci sia un rumore di tensione e uno di corrente. C'e` un solo rumore, che deriva da piu` contributi, e si puo` considerarlo di corrente o di tensione, a seconda della grandezza che si considera. I due sono legati fra di loro dalla impedenza di carico.

E una aggiunta (per marco)

Esattamente come si fa come con qualunque altro piccolo segnale. Il transistore rumoroso lo si modella con un transistore ideale, con i generatori di rumore messi "di fuori". A questo punto si invoca il principio dei componenti miopi, che non vedono 1 mm piu` in la` dei propri terminali e le componenti di rumore diventano dei generici generatori "di ingresso" messi in posti vari, ai quali si applicano le normali tecniche di linearizzazione e piccolo segnale.

--

Franco

Herz, mein Herz, sei nicht beklommen und ertrage dein Geschick.
(H. Heine)
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Franco

Bè, ho sfruttato l'occasione per fare un minimo di ripasso in vista del prossimo esame...

Si, è vero. Il fatto è che calcolando i due gen. eq. in ingresso, scomponi il ruore in uscita in due contributi. Comunque, hai fatto bene a puntualizzare =)

Si, ce l'ho ben presente, "su segnale" è un'abbeviazione ! Il "prinicipio dei componenti miopi" è carina, ma è tua o è nota come formula ?

'sera lietissima, Marco

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Markobre

La formulazione e` mia, e` un corollario del teorema di sostituzione (almeno mi pare si chiami cosi` in generale, o forse e` quello di equivalenza). Ed e` il secondo teorema piu` importante dell'elettronica.

Il primo invece e` "se si mette la spina funziona meglio", con le varianti di "batterie cariche", interruttore acceso...

Ciao

--

Franco

Herz, mein Herz, sei nicht beklommen und ertrage dein Geschick.
(H. Heine)
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Franco

Si, me al ricordo anch'io così, anche se di solito trascuro ' i + 1 '

Idem come sopra.

Guardando nel collettore, se non modellizzi con la res. tra collettore e emettitore o capacità parassite, vedi un impedenza infinita: infatti, variando la tensione sul collettore la corrente non cambia.

Non capisco, a cosa ti riferisci qui (O_o) ?

Si, fai così. Comunque, dato che le due sono strettamente legate, non credo ci sia differenza nel risultato...(smentitemi !)

Già...l'ho passato ufficiosamente a luglio, ma avendo dimenticato di iscrivermi (sic...), posso dire con ragionevole certezza che passerò questo appello a settembre =P !

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Markobre

Markobre ha scritto:

[cut]

avevo scritto malalemente, ma il concetto era quello che hai espresso tu : non avendo nel modello la resistenza tra C ed E, vedo un'impedenza infinita.

Eh, eh, ottimo! Ma quindi siamo stati compagni di corso? :)

Marco / iw2nzm

ps. tu ti sei dimenticato di iscriverti... a me è capitato diverse volte che pur iscrivendomi non comparivo nel verbale...

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Marco Trapanese

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