Транзисторы полевые. Метод измерения Э.Д.С. шума

УДК 621.382.323:621.391.822.08:006.354 Группа Э29

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ СТАНДАРТ СОЮЗА ССР

ТРАНЗИСТОРЫ ПОЛЕВЫЕ

Метод измерения э.д.с. шума
Field-effect transistors. Short-circuit equivalent input
noise voltage measurement technique
ОКИ 62 2100
Постановлением Государственного комитета СССР по стандартам от 12 декабря 1980 г. № 5805 срок действия установлен
с 01.01 82 до 01.01 87
Несоблюдение стандарта преследуется по закону
Настоящий стандарт распространяется на полевые транзисто­ры и устанавливает метод измерения э.д.с. шума Еш.
Общие условия при измерении должны соответствовать ГОСТ 20398.0—74 и требованиям, изложенным в соответствующих раз­делах настоящего стандарта.
Стандарт полностью соответствует Публикации МЭК 147—2G.

1. ПРИНЦИП И УСЛОВИЯ ИЗМЕРЕНИЯ

1.1. Измерение э.д.с. шума заключается в определении спект­ральной плотности эквивалентного шумового напряжения, при­веденного ко входу измеряемого транзистора, при коротком замы­кании на его входе по переменному току в схеме с общим исто­ком.
1.2. Электрический режим (ток стока IQ, напряжение на сто­ке Uс, напряжение на затворе U3 ) и условия измерения указы­вают в стандартах или технических условиях на транзисторы кон­кретных типов.

2. АППАРАТУРА

2.1. Э.д.с. шума следует измерять на установке, электрическая структурная схема которой приведена на черт. 1 или 2.
2.2. Генератор шумового сигнала G1 должен быть откалибро­ван в единицах напряжения шума или спектральной плотности
Издание официальное Перепечатка воспрещена
★
Переиздание. Март 1984 г.

Черт. 1

VT—измеряемый транзистор; АЗ—измерительный усилитель; S—пере­ключатель; А2—калибровочный усилитель; /?к—калибровочный ре­
зистор; G/, G2—источники постоянного напряжения; PV1, PV2—вольт-
метры постоянного тока; Л/—усилитель; Р—регистрирующее устрой-
ство.
Черт. 2
напряжения шума. Эффективная шумовая полоса генератора G1 должна быть больше эффективной шумовой полосы усилителя А.
На частотах до 1 МГц может применяться генератор синусои­дального сигнала, откалиброванный в единицах напряжения.
Генератор G1, может работать как в непрерывном режиме, так и в режиме импульсной модуляции. . . .
2.3. Трансформатор Тр1 должен преобразовывать ' выходное сопротивление генератора G1 до значения, в 100 раз меньшего входного и шумового сопротивления измеряемого транзистора.
Вместо трансформатора Тр1 может быть использован резис­тивный делитель напряжения. В этом случае выходное сопротив­ление резистивного делителя с учетом выходного сопротивления генератора G1 должно быть в 100 раз меньше входного и шумо­вого сопротивления измеряемого транзистора.
Выходное сопротивление генератора G1 допускается преобра­зовывать с помощью трансформатора Тр1 или резистивного дели­теля до значения менее чем в 100 раз отличающегося от шумо­вого сопротивления транзистора. В этом случае шум преобразо­ванного таким образом выходного сопротивления генератора G1 должен учитываться при измерениях.
2.4. Трансформатор Тр2 должен обеспечивать комплексно- со­пряженное согласование выходного полного сопротивления изме­ряемого транзистора с входным полным сопротивлением усили­теля А.
Трансформатор Тр2 применяют на частотах выше 1 МГц, на частотах ниже 1 МГц вместо трансформатора Тр2 может быть использован резистор, в этом случае шумовое напряжение резис­тора должно быть в 10 раз меньше шумового напряжения на вы­ходе измеряемого транзистора.
2.5. Усилители А и А1 должны определять ширину эффектив­ной шумовой полосы всей измерительной установки, которая не должна превышать 30 % частоты измерения, если иное не указа­но в стандартах или технических условиях на транзисторы кон­кретных типов.
Усилитель должен иметь регулируемый коэффициент усиления и быть линейным при напряжениях не менее чем на 20 дБ превы­шающих максимальное эффективное значение шумового сигнала. Должна быть предусмотрена возможность компенсации собствен­ных шумов усилителя, либо должен производиться их учет.
2.6. Собственное, приведенное к его входу, шумовое напряже­ние калибровочного усилителя А2 должно быть в 10 раз меньше шумового напряжения резистора RK.
2.7. Собственное, приведенное к его входу, шумовое напряже­ние измерительного усилителя АЗ должно быть в 10 раз меньше шумового напряжения на выходе измеряемого транзистора или должна быть предусмотрена возможность компенсации собствен­ных шумов усилителя.
Электрическая схема усилителя АЗ должна обеспечивать под­вод к измеряемому транзистору напряжений питания от источни­ков постоянного напряжения G1 и G2.
2.8. Регистрирующее устройство Р должно реагировать на среднее квадратическое значение приложенного сигнала. В схеме (черт. 1) при применении генератора шумового сигнала G1 и в схеме (черт. 2) допускается использование линейного детектора.
Шкалу регистрирующего устройства рекомендуется градуировать непосредственно в единицах э.д.с. шума.
При отсчете измеряемой э.д.с. шума Еш по шкале калибро­ванного генератора допускается шкалу регистрирующего устрой­ства Р градуировать в относительных единицах напряжения.

3. ПОДГОТОВКА И ПРОВЕДЕНИЕ ИЗМЕРЕНИЙ

3.1. Измеряемый транзистор включают в схему и задают режим по постоянному току.
3.2. В схеме черт. 1 отсчет Е ш производят либо по шкале ге­нератора G1, либо по шкале регистрирующего устройства Р.
3.3. При отсчете Еш по шкале генератора G1 измерения про­изводят в следующем порядке.
3.3.1. При выключенном генераторе устанавливают определен­ное показание ои регистрирующего устройства Р, регулируя уси­ление усилителя А.
3.3.2. Включают генератор и изменяют уровень его выходного сигнала до тех пор, пока показания регистрирующего устройства не увеличатся в п раз (например в 10 раз).
Примечание. Допускается до включения генератора снизить коэффи­циент усиления усилителя А в п раз и затем, включив генератор, изменять уровень его выходного сигнала до тех пор, пока не будет достигнуто прежнее положение сц регистрирующего устройства.
3.4. При отсчете Еш по шкале регистрирующего устройства Р измерения производят в следующем порядке.
3.4.1. При включенном генераторе по шкале регистрирующего устройства Р устанавливают показание он, соответствующее вы­ходному уровню сигнала генератора G1.
3.4.2. Генератор выключают, и по шкале регистрирующего уст­ройства отсчитывают значение аг.
3.5. При использовании схемы (черт. 2) измерения производят в следующем порядке.
3.5.1. Устанавливают переключатель S в положение 1, и регу­лируя усиление усилителя А1 по шкале Р устанавливают показа­ния аь
3.5.2. Устанавливают переключатель S в положение 2 и по шкале Р отсчитывают значение аг.

4. ОБРАБОТКА РЕЗУЛЬТАТОВ

4.1. При отсчете по шкале генератора G1 значение Еш опреде­ляют из соотношения
Р Ку'Цд Ki • Цшв
■ ш ~ /лМ" ~ у ДЛ(«■>-!) ’ где /С — коэффициент передачи входного трансформатора Тр1;
UQ—значение синусоидального напряжения генератора G1; Af^— ширина эффективной шумовой полосы усилителя А;
— ширина эффективной шумовой полосы генератора шу­мового сигнала G1;
ЕиС — спектральная плотность напряжения шума генератора;
U шо — среднее квадратическое напряжение шума генератора G1 в эффективной шумовой полосе Afi.
4.2. При отсчете по шкале регистрирующего устройства Р зна­чение £ш определяют из соотношения
с _ “а _ “а у f
« * ,/Т“Г" « „ * -г.-т- ■ •
“1 у Aft “I “1 у Afi
4.3. При использовании схемы (черт. 2) значение Еш опреде­ляют по формуле
а1 Ла
где К — постоянная Больцмана;
Т — термодинамическая температура Кельвина;
RK — сопротивление калибровочного резистора, Ом;
т+ — отношение коэффициентов усиления усилителей А2 и
Ла /
АЗ.
4.4. Значение э.д.с шума Еш выражают в единицах напряже­ния на 1 Гц полосы (например нВ/К Гц, мкВ/K Гц).

5. ПОКАЗАТЕЛИ ТОЧНОСТИ ИЗМЕРЕНИЯ

5.1. Основная погрешность измерительных установок со стре­лочными приборами должна быть в пределах ±20% конечного- значения рабочей части шкалы.
5.2. Основная погрешность измерительных установок с цифро­вым отсчетом должна быть в пределах
±(18+
где Ех — значение измеряемой э.д.с. шума;
/?пРед—конечное значение установленного предела измерения.