Транзисторы биполярные. Методы измерения коэффициента шума на низкой частоте

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ СТАНДАРТ СОЮЗА ССР

ТРАНЗИСТОРЫ БИПОЛЯРНЫЕ

Методы измерения коэффициента шума на низкой
частоте
Transistors bipolar. Methods for measuring noise
figure at low frecuencies
Постановлением Государственного комитета стандартов Совета Министров СССР от 3 мая 1978 г. № 1198 срок введения установлен
с 01.01.80
Проверен в 1984 г. Постановлением Госстандарта от 29.04.84 № 1554 срок дей­ствия продлен
до 01.01.90
Несоблюдение стандарта преследуется по закону
Настоящий стандарт распространяется на биполярные тран­зисторы и устанавливает методы измерения коэффициента шума /Сш : сравнением с опорным усилителем на частотах от 2 до 100000 Гц; способом удвоения выходной мощности шума на час­тоте 1 кГц.
Общие условия при измерении коэффициента шума транзисто­ров должны соответствовать требованиям ГОСТ 18604.0—83.
Стандарт соответствует СТ СЭВ 3996—83 в части измерения коэффициента шума на низкой частоте (справочное приложение).
(Измененная редакция, Изм. № 1).
1. МЕТОД ИЗМЕРЕНИЯ КОЭФФИЦИЕНТА ШУМА СРАВНЕНИЕМ С ОПОРНЫМ УСИЛИТЕЛЕМ НА ЧАСТОТАХ ОТ 2 ДО 100000 Гц
1.1. Принцип и условия измерения
1.1.1. Коэффициент шуьЙІ транзистора определяют сравнением шумов усилителя с измеряемым транзистором и опорного усили­теля, коэффициент шума которого известен и равен единице, а ко­эффициент усиления усилителей одинаковы. При этом опорный усилитель выполняет функцию генератора шума.
Издание официальное Перепечатка воспрещена
★
* Переиздание (декабрь 1985 г.) с Изменением № 1,
утвержденным в апреле 1984 г. (ИУС 8—84).
1.1.2. Режим и условия измерения коэффициента шума: ток эмиттера, напряжение коллектора, сопротивление источника теп­ловых шумов на входе измеряемого транзистора (или резистора, подключенного к входу измеряемого транзистора) указывают в стандартах или технических условиях на транзисторы конкрет­ных типов.
Температура окружающей среды при измерении должна быть в пределах (25±10)°С.
(Измененная редакция, Изм. Ks 1).
1.2. Апп ар ату р а
1.2.1. Структурная схема измерения коэффициента шума тран­зистора должна соответствовать указанной на черт. 1.

Л/—опорный усилитель; А2, АЗ—усилители; Р—инди­каторный блок; S—переключатель; GB—блок питания транзистора; VT—измеряемый транзистор, входящий в состав усилителя А2
Черт. 1

1.2.2. Основные элементы, входящие в структурную схему из­мерения, должны соответствовать следующим требованиям.
1.2.2.1. В качестве опорного усилителя А1 используют мало­шумящий усилитель, в котором входное сопротивление должно быть в 100 раз больше, чем эквивалентное шумовое сопротивле­ние усилителя А2 с измеряемым транзистором. При этом коэф­фициент шума опорного усилителя равен единице.
Коэффициент усиления опорного усилителя должен быть ра­вен коэффициенту усиления усилителя с измеряемым транзисто­ром с погрешностью в пределах ±3 %. Это равенство достигается применением в усилителях А1 и А2 глубокой отрицательной об­ратной связи, цепи действия которой показаны на схеме пункти­ром. Рекомендуется выбирать коэффициенты усиления усилителя А1 и А2, равными 100.
Постоянство усиления в измерительном и опорном канале при измерении транзисторов с различным усилением допускается ус­танавливать любым способом (например, при помощи автомати­ческой или ручной регулировки по пилот-сигналу).
1.2.2.2. Блок питания транзистора GB должен обеспечивать режим измеряемого транзистора по постоянному току. Рекомен­дуется применять стабилизированные источники питания.
1.2.2.3. Усилитель АЗ должен определять ширину эффективной шумовой полосы, которая не должна превышать 20 % частоты из­мерения, если иное не указано в стандартах или технических ус­ловиях на транзисторы конкретных типов. Усилитель АЗ дол­жен быть линейным и иметь регулируемый коэффициент уси­ления.
(Измененная редакция, Изм. № 1).
1.2.2.4. Индикаторный блок Р должен реагировать на среднее квадратическое значение подаваемого сигнала.
Шкалу индикатора рекомендуется градуировать непосредст­венно в единицах коэффициента шума.
Собственный уровень шумов усилителя АЗ с индикаторным блоком Р и динамический диапазон индикатора должны быть та­кими, чтобы обеспечить заданные показатели точности, указан­ные в п. 1.4.
(Измененная редакция, Изм. № 1).
1.3. Подготовка и проведение измерения
1.3.1. Перед измерением следует проводить калибровку. Для этого переключатель S установить в положение 1. Регули­руя коэффициент усиления усилителя АЗ, следует установить по­казание индикатора Р на единицу.
1.3.2. Затем переключатель S установить в положение 2. В этом положении подключить измерительный тракт с измеряемым транзистором на входе, и индикатором Р следует измерить коэф­фициент шума Кш.
1.4. Показатели точности
Основная погрешность измерительных установок должна на­ходиться в пределах ± 1 дБ. Основная погрешность автоматичес­ких классификаторов в классификационной точке должна нахо­диться в пределах ±1,5 дБ.
2. МЕТОД ИЗМЕРЕНИЯ КОЭФФИЦИЕНТА ШУМА СПОСОБОМ УДВОЕНИЯ ВЫХОДНОЙ МОЩНОСТИ ШУМА НА ЧАСТОТЕ 1 кГц
2.1. Принцип и условия измерения
2.1.1. Принцип измерения заключается в удвоении выходной мощности шума.
2.1.2. Режим и условия измерения коэффициента шума: ток эмиттера, напряжение коллектора, выходное сопротивление гене­ратора шума, пересчитанное ко входу транзистора, и др. указы­вают в стандартах или технических условиях на транзисторы конкретных типов.
(Измененная редакция, Изм. № 1).
2.2. Аппаратура
2.2.1. Структурная схема измерения коэффициента шума транзистора должна соответствовать указанной на черт. 2.
2.2.2. Основные элементы, входящие в структурную схему из­мерения, должны соответствовать следующим требованиям.
2.2.2.1. В качестве генератора шума используют любой источ­ник шумового сигнала, причем
Rg =/?ї4"/?8»
/?1>Ю0/?2,
где Rg —выходное сопротивление источника сигнала, 'пере-
считанное ко входу транзистора, указанное в
стандартах на конкретный тип транзистора;
Лі, R2, R3 — сопротивления резисторов делителя.
Генератор шума должен быть откалиброван в единицах коэф­фициента шума. Допускается калибровка генератора шума в еди­ницах мощности шума, напряжения шума или относительной шу­мовой температуры.

G—генератор шума; S—переключатель; КГ—измеряемый транзистор; GB—блок питания транзистора; Р—индикатор­ный блок; Е—трехдецибельный аттенюатор; Л—усилитель;
‘ RI, R2, R3—резисторы делителя
Черт. 2
2.2.2.2. Требования к блоку питания транзистора GB — в со­ответствии с п. 1.2.2.2.
2.2.2.3. Индикаторный блок Р должен реагировать на среднее квадратическое значение подаваемого сигнала.
Собственный уровень шумов усилителя совместно с индикато­ром должен быть таким, чтобы обеспечить показатели точности, указанные в п. 2.5.1.
(Измененная редакция, Изм. № 1).
2.2.2.4. Трехдецибельный ослабитель Е позволяет осуществлять отсчет первоначальной и удвоенной мощности на выходе в одной и той же точке отсчета по шкале индикатора.
2.2.2.5. Требования к усилителю А — в соответствии с п. 1.2.2.3.
2.3. Подготовка и проведение измерения
2.3.1. Транзистор следует включить в схему измерения и уста­новить режим по постоянному току.
2.3.2. Переключатель S установить в положение 1 и по пока­занию индикатора зафиксировать мощность шума транзистора.
2.3.3. Переключатель S установить в положение 2 и, постепен­но увеличивая напряжение шума от генератора шума, довести мощность шумов до такого значения, при котором показания ин­дикатора те же, что и при положении 1 переключателя S.
По отсчетному устройству уровня выходного сигнала генера­тора шума следует провести отсчет коэффициента шума транзис­тора.
2.3.4. Допускается отсутствие аттенюатора Е. Тогда в положе­нии 2 переключателя S напряжение шумов от генератора шума следует увеличить до такого значения, при котором показания ин­дикатора в 2 раза превышают показания индикатора, зафикси­рованные при положении 1 переключателя S.
2.4. О б р а б о тк а результатов
Коэффициент шума транзистора Кш отсчитывают по отсчет­ному устройству уровня выходного сигнала генератора шума в соответствии с соотношением
К = и°ш U° P°^kT° Т~Т<>
где £/Ощ — среднее квадратическое значение напряжения шума генератора шума на 1 Гц полосы;
Uq — значение напряжения генератора шума;
Рсш — мощность шумов генератора шума на 1 Гц полосы;
Eg — выходное сопротивление источника сигнала, пересчи­танное ко входу транзистора;
Д/— ширина эффективной шумовой полосы пропускания;
k— постоянная Больцмана, k= 1,38-10“23 Дж/к, То =
= 293 К;
Т — шумовая температура генератора шума.
2.5. Показатели точности
Основная погрешность измерительных установок должна нахо­диться в пределах ± 1,5 дБ.
2.6. 2.5. (Измененная редакция, Изм. № 1).
2.7.

ПРИЛОЖЕНИЕ

Справочное
Информационные данные о соответтствии ГОСТ 18604.20—78

СТ СЭВ 3996—83

Раздел или пункт ГОСТ 18604.20—78
Раздел или пункт СТ СЭВ 3995—83

Пп. 1.11, '1.4, 2.6 Пп. 1.2.1, 2.2.1 Пи. 1.2.2.4, 2.2.2.3
П. 1.2.2.2
Пп. 1.2.2.3, 1.2.2.4
Пп. 1.3, 2.3 П. 2.4
(Введено дополнительно, Изм. № 1).