close

Вход

Забыли?

вход по аккаунту

?

123

код для вставкиСкачать
 Посредством моделирования получить и построить зависимости спектральной флуктуации тока диода заданного типа от величины протекающего через диод постоянного тока(при прямом смещении) и величины приложенного напряжения (при обратном смещении). Рассчитать казанные зависимости, используя аналитические соотношения, и представить их на графиках вместе с результатами моделирования.
Модель диода: 1N4448
Тепловой ток: I_0=1∙〖10〗^(-13) А
Сопротивление базы: R_б=2 Ом
Теоретический расчет
Составим эквивалентную шумовую схему диода для нахождения спектральной плотности тока:
S_i=((S_(u.б)+S_(i.диф)∙〖R_диф〗^2 ))/(R_б+R_диф )^2 S_(u.б)=4kTR_б
S_(i.диф)=2e(I+2I_0 )
S_i=(4kTR_б+2e(I+2I_0 )∙〖R_диф〗^2)/(R_б+R_диф )^2 Прямое смещении: R_диф=kT/eI
Обратное смещение: I=I_0 (exp eU/kT-1), R_диф=kT/(2eI_0 )
Схема, для моделирования в программе Electronics Workbench
Для прямого смещения: I=I_0÷20 мА
Для обратного смещения: I=0.1〖∙I〗_0÷I_0 Используя моделирование, найти необходимые параметры и начертить низкочастотные эквивалентные шумовые схемы диода заданного типа при прямом токе 1 мА.
R_б=2 Ом
R_диф=27.86 Ом
¯(〖u_ш〗^2 )=4kTR_б f=4∙1.38∙〖10〗^(-31) Дж/К∙300 К∙2 Ом∙1000 Гц=3.312∙〖10〗^(-25) В^2
¯(〖i_ш〗^2 )=2e(I+2I_0 )=2∙1.6∙〖10〗^(-19) Кл∙(〖1∙10〗^(-3) А+2∙1∙〖10〗^(-13) А)=3.2∙〖10〗^(-22)
Расчет дифференциального сопротивления:
R_диф=1⁄G_диф =kT/eI=(1.38∙〖10〗^(-23) Дж/К∙300 К)/(1.6∙〖10〗^(-19) Кл∙1 мА)=25.875 Ом
Используя моделирование, построить спектральную характеристику флуктуаций напряжения на резисторе номиналом 1 кОм, включенном последовательно в цепь диода заданного типа вместе с источником прямого смещения 1,5 В. Рассчитать аналогичную характеристику, пользуясь аналитическими соотношениями, и представить ее на графике вместе с результатами моделирования.
Схема, для моделирования в программе Electronics Workbench
U=1.5 В
R=1 кОм
f < 1 кГц
Ток, протекающий через диод:
I=I_0 (exp(e(U-IR)/kT)-1)
Для поиска тока использовалась программа Mathcad 14:
I=0.9067∙〖10〗^(-3) А
Составим эквивалентную шумовую схему диода для нахождения спектральной плотности флуктуаций напряжения:
S_u=((2e(I+2I_0 ) R_диф^2+4kTR_б ) R^2+(R_диф+R_б )^2 4kTR)/(R_диф+R_б+R)^2 R_диф=kT/eI=(1.38∙〖10〗^(-23) Дж/К∙300 К)/(1.6∙〖10〗^(-19) Кл∙0.9067 мА)=28.538 Ом
〖 S〗_u=((2∙1.6∙〖10〗^(-19) Кл (0.9067∙〖10〗^(-3) А+2∙1∙〖10〗^(-13) А) (28.538 Ом)^2+4∙1.38∙〖10〗^(-31) Дж/К∙300 К∙2 Ом) (1000Ом)^2+(28.538 Ом+2 Ом)^2 4∙1.38∙〖10〗^(-31) Дж/К∙300 К∙1000 Ом)/(28.538 Ом+2 Ом+1000Ом)^2 〖 S〗_u=2.274∙〖10〗^(-19) В^2⁄Гц
Результат расчета вElectronics Workbench: 〖 S〗_(u.эксп)=2.687∙〖10〗^(-19) В^2⁄Гц
Используя моделирование, построить спектральную характеристику флуктуаций напряжения на клеммах цепи, образованной параллельным соединением диода заданного типа и резистора номиналом 1 МОм. Рассчитать аналогичную характеристику, пользуясь аналитическими соотношениями, и представить ее не графике вместе с результатами моделирования.
Схема, для моделирования в программе Electronics Workbench
R=1 кОм
f < 1 кГц
В данном случае напряжение смещения отсутствует, т.е. U=0, поэтому I=0 и спектральная плотность напряжения будет определяться выражением:
S_u=((2e(2I_0 ) R_диф^2+4kTR_б ) R^2+(R_диф+R_б )^2 4kTR)/(R_диф+R_б+R)^2 R_диф=kT/(eI_0 )=(1.38∙〖10〗^(-23) Дж/К∙300 К)/(1.6∙〖10〗^(-19) Кл∙〖10〗^(-13) А)=2.587∙〖10〗^11 Ом
S_u=1.656∙〖10〗^(-14) В^2⁄Гц - теоретический расчет
S_u=1.657∙〖10〗^(-14) В^2⁄Гц - Electronics Workbench
Построить зависимость спектральной плотности шумового тока от величины прямого тока через диод на частоте 1 кГц. Диапазон прямых токов I=0.1÷20 мА
Модель диода: D1N914
Тепловой ток: I_0=168.1∙〖10〗^(-21) А
Сопротивление базы: R_б=0.1 Ом
Схема, для моделирования в программе OrCad PSpice
Для нахождения спектральной плотности шумового тока пользуемся выражением из п.1
S_i=(4kTR_б+2e(I+2I_0 )∙〖R_диф〗^2)/(R_б+R_диф )^2 Выводы:
Все экспериментальные данные зависимости совпали с теоретически рассчитанными. Расхождения в пунктах 1 и 3 могут быть вызваны ошибками вычисления в программе Electronics Workbench.
Расхождения в значения R_диф в пункте 2 вызваны тем, что программа Electronics Workbench вычисляет это сопротивление при нулевом смещении (U=0, I=0), а по условию задано, что смещение прямое.
Согласно пунктам 3 и 4 в диапазоне частот от 0 до 1000 Гц для выбранного типа диода, флуктуация спектральной плотности напряжения не зависит от частоты.
Согласно пункту 5 спектральная плотность флуктуации тока заданного диода при прямом смещении от величины протекающего через диод постоянного тока на частоте 1кГц носит линейный характер.
Документ
Категория
Разное
Просмотров
7
Размер файла
76 Кб
Теги
123
1/--страниц
Пожаловаться на содержимое документа