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
10
Размер файла
76 Кб
Теги
123
1/--страниц
Пожаловаться на содержимое документа