yurik82 20 22 мая, 2023 Опубликовано 22 мая, 2023 (изменено) · Жалоба 2 часа назад, _pv сказал: (50 Ом согласования они внутри и всегда есть и при комнатной температуре) Эквивалентная цепь LNA в простейшем случае может быть представлена как добавочные сопротивление (Rb и Re на примере транзистора с ОЭ) Это R будет разным, и чем лучше усилитель тем они меньше (и напрямую не связаны с 50 Ом, согласование выполняет блок помеченный как "noise free block" и его собственные S-параметры) Нет фундаментальных ограничений чтобы оно приближалось к нулю. До 1990-ых годов особо малошумящие LNA делали криогенными (охлаждали жидким гелием), потом научились делать ещё более малошумящие LNA при комнатной температуре. Транзистор это не резистор Джонсона-Найквиста, это некоторое квантовомеханическое устройство и шумы связаны со степенями свободы носителей заряда и влиянием на количество этого движения температуры. в HEMT транзисторах облако вырожденного электронного газа двумерное, имеет меньше степеней свободы чем свободные электроны в кристаллической решетке металла. Тепловые шумы этого облака не являются шумом абсолютно черного тела и не подчиняются статистике Больцмана/Джонсона/Найквиста. Для более детального изучения эквивалентную цепь LNA рисуют более распределенно, т.к. разные источники шума связаны с остальными элементами конструкции различными паразитными связями, и для более тщательного проектирования таких транзисторов могут применять более сложную модель На рисунке модель для изучения свойства InP-InGaAs HBTs транзисторов. GaoMTT2004.pdf Для умозрительных целей можно представить как один нагрузочный резистор равный входному импедансу с эквивалентной шумовой температурой T. У современных транзисторов эта температура давно ниже комнатной. Если бы транзистор давал столько же шума сколько тепловой резистор, то энергия шума на выходе суммируется по правилу статистики RSS Erss² = E1² + E2² Erss = sqrt(E1² + E2²) Два источника шума по E в сумме дадут sqrt(2)*E = 1.414E = +1.5 дБ Транзисторы с Nf менее чем 1.5 дБ уже существуют, их эквивалентная температура шумов давно ниже комнатной Здесь показаны другие эквивалентные схемы и связанные с ними формулы: https://www.microwaves101.com/encyclopedias/noise-notes 2 часа назад, _pv сказал: куда делся температурный шум от 50Ом согласования это такая метрика, в ней показывают вклад усилителя. этот вклад теоретически может быть близкий к нулю. 2 часа назад, _pv сказал: фотодиод пусть пока идеальный и вообще у него тоже есть S-параметры, а его эквивалентная цепь будет содержать тепловой резистор шума. PhotodiodesSParameter.pdf решатели принципиальных схем (SPICE simulator) умеют решать общий Nf системы если в него в качестве входных данных подать S-параметры и Nf параметры источника, усилителя. P.S. Заметьте что в реалистичных схемах замещения - используется и сосредоточенный источник шума по напряжению, и по току В модели Джонсона-Найквиста без разницы как определять шум, можно и так и так (по теореме Нортона есть простая зависимость) https://en.wikipedia.org/wiki/Johnson–Nyquist_noise В эквивалентной схеме транзистора используют и то и другое, потому что разные режимы работы по разному влияют на эти составляющие. Чтобы симулятор смог корректнее считать в разных режимах работы - ставят вольтажный источник шума и токовый (как на второй картинке в самом начале) Изменено 22 мая, 2023 пользователем yurik82 1 1 Цитата Поделиться сообщением Ссылка на сообщение Поделиться на другие сайты Поделиться
MegaVolt 29 23 мая, 2023 Опубликовано 23 мая, 2023 · Жалоба 23 часа назад, _pv сказал: вопрос не про синус а про белый шум, указанные 310пВ√Гц, и как они соотносятся с шумами согласования. в даташите выходной шум приведен 2.1мВ rms / sqrt(4GHz) = 33нВ√Гц или 0.33нВ√Гц на входе. что при этом было подключено на входе усилителя? закоротка? но там где приведено 50 Ω noise figure 1.7 dB и полученные из них те же 0.31нВ√Гц вроде как подразумевается 50Ohm источника, но где тогда их шум в 0.9нВ√Гц (ну или хотя бы в корень из 2 меньше от 25Ом вместе с согласованием?) 300пВ это всё же как я понимаю шум с закороченным входом. Иначе никак. По поводу NF не очень понятно.... Инет (http://dicks-website.eu/noisecalculator/index.html) пишет что NF не константа а зависит от сопротивления источника. Т.е. в NF уже вошёл 50 Ом_ный вход. И возможно шума стало больше например за счёт каких то неописанных штук. Вот тут например в расчётах есть ещё составляющая от входного тока https://www.ti.com/lit/an/slyt470/slyt470.pdf может она и даёт недостающее.. Т.е. при 50 омном входе добавляем 1.7 дБ и скорее всего лучше не будет. Почему добавленный шум больше шума с КЗ на входе не очень понятно 😞 Но если мы пытаемся сделать трансимпедансник то их шумы считаются несколько иначе. У TI есть неплохой калькулятор в эксельке для этого. https://e2e.ti.com/cfs-file/__key/communityserver-discussions-components-files/14/sloc056a.zip Опять же чтобы сошлось с NF в расчёт нужно подставлять сопротивление не 50 Ом а 69..70 Ом почему то.... Не так велика погрешность. Цитата Поделиться сообщением Ссылка на сообщение Поделиться на другие сайты Поделиться
rloc 56 23 мая, 2023 Опубликовано 23 мая, 2023 · Жалоба 2 часа назад, MegaVolt сказал: 300пВ это всё же как я понимаю шум с закороченным входом. За вычетом шумов сопротивления источника. Цитата Поделиться сообщением Ссылка на сообщение Поделиться на другие сайты Поделиться
MegaVolt 29 23 мая, 2023 Опубликовано 23 мая, 2023 · Жалоба 47 минут назад, rloc сказал: За вычетом шумов сопротивления источника. А какие шумы у закоротки? Цитата Поделиться сообщением Ссылка на сообщение Поделиться на другие сайты Поделиться
rloc 56 23 мая, 2023 Опубликовано 23 мая, 2023 · Жалоба 2 минуты назад, MegaVolt сказал: А какие шумы у закоротки? Никаких, но речь о различии шумов в зависимости от сопротивления источника. Не факт, что при 0 собственные шумы минимальны. 1 Цитата Поделиться сообщением Ссылка на сообщение Поделиться на другие сайты Поделиться
MegaVolt 29 23 мая, 2023 Опубликовано 23 мая, 2023 · Жалоба 1 минуту назад, rloc сказал: Никаких, но речь о различии шумов в зависимости от сопротивления источника. Не факт, что при 0 собственные шумы минимальны. Так про это же и вопрос автора. Параметры 300 пВ и 1.7 дБ никак не стыкуются. Так как производитель не указал условия измерения приходится гадать. Цитата Поделиться сообщением Ссылка на сообщение Поделиться на другие сайты Поделиться
_pv 74 23 мая, 2023 Опубликовано 23 мая, 2023 · Жалоба 1 hour ago, MegaVolt said: Так про это же и вопрос автора. Параметры 300 пВ и 1.7 дБ никак не стыкуются. 1.7дБ и 300пВ вроде стыкуются, https://electronics.stackexchange.com/questions/574696/noise-figure-to-voltage-noise-spectral-density-hand-calculation непонятно как выходные шумы получили, если везде в остальных измерениях 50Ом указаны. и по прежнему не до конца понятно что будет на выходе, если ему вход открытым оставить (только с собственными 50Омами) 21 hours ago, yurik82 said: Эквивалентная цепь LNA в простейшем случае может быть представлена как добавочные сопротивление (Rb и Re на примере транзистора с ОЭ) но если они всё-таки 50Ом на входе образуют то и эквивалентный Vn который вынесли наружу будет соответственно 0.9нВ + то что сам усилитель добавит? Цитата Поделиться сообщением Ссылка на сообщение Поделиться на другие сайты Поделиться
yurik82 20 23 мая, 2023 Опубликовано 23 мая, 2023 (изменено) · Жалоба 5 часов назад, MegaVolt сказал: ) пишет что NF не константа а зависит от сопротивления источника. Соотношение сигнал/шум у законченного изделия (схемы) - зависит от согласования. При рассогласовании S-параметров, МШУ работает в неоптимальном режиме. Знаменатель и числитель (полезный сигнал и шум) проходят и генерируются в неравных соотношениях. Производитель транзисторов в даташите декларирует минимально возможный Nf, причем у олдскульных транзисторов (те которые надо было согласовывать, не современные 50 Ом HEMT MMIC) минимально достижимый Nf был не при КСВ=1, а при других значениях (так называемый Гопт), детальнее про это в презентации HFIC_chapter_7_low-noise_amplifier_design.pdf Выше я прикреплял скриншоты из Ansys для МШУ на транзисторе NE68133. Минимально достижимый Nf по даташиту 1.2 дБ Усилитель расчитанный на частоту 910 МГц получил максимальное усиление и согласование (КСВ=1) на расчетной частоте. Но с точки зрения Nf это неоптимальный участок, минимум шума получился на 1.25 ГГц (там где КСВ и усиление плохие), на на расчетной частоте Nf=1.5...1.7 dB 2 часа назад, MegaVolt сказал: Параметры 300 пВ и 1.7 дБ никак не стыкуются. Параметр Nf (тот который 1.7 дБ) зависит от шумовой температуры источника https://www.analog.com/en/technical-articles/noise-figure-measurement-methods-and-formulas--maxim-integrated.html В первом методе (Gain Method) P=kTF, где T=290K, т.е. P=-174dBm/Hz. Но шумовая температура источника может быть как ниже так и выше комнатной. Измерения Nf дадут разные значения. Наприме, если источник это антенна дальней космической связи, то её шумовая температура. Например у антенн Deep Space Network эквивалентная шумовая температура всего 20К. Если для измерений использовать её, а не нагретый до 290K резистор то Nf у одного и того же МШУ получится другим. Особо малошумящие (рекордные) МШУ часто применяются в таких областях где нет комнатных шумовых температур, какие-то измерения могут проходить при криогенных температурах, или усиливать сигнал сигнал из антенн направленных в космос, а не в комнату. HFIC_chapter_7_low-noise_amplifier_design.pdf 1 час назад, _pv сказал: но если они всё-таки 50Ом на входе образуют то и эквивалентный Vn который вынесли наружу будет соответственно 0.9нВ + то что сам усилитель добавит? Непонятен контекст что это за 50 Ом. Антенна Deep Space Network тоже 50 Ом (это её импеданс), а шум у неё всего 20К. Для расчета согласования с МШУ надо брать 50 Ом. А для расчета общего шума системы брать 20К Изменено 23 мая, 2023 пользователем yurik82 Цитата Поделиться сообщением Ссылка на сообщение Поделиться на другие сайты Поделиться
_pv 74 23 мая, 2023 Опубликовано 23 мая, 2023 · Жалоба 19 hours ago, yurik82 said: Непонятен контекст что это за 50 Ом. Антенна Deep Space Network тоже 50 Ом (это её импеданс), а шум у неё всего 20К. Для расчета согласования с МШУ надо брать 50 Ом. А для расчета общего шума системы брать 20К входные 50Ом усилителя, при комнатной температуре. я про первую картинку Quote Эквивалентная цепь LNA в простейшем случае может быть представлена как добавочные сопротивление (Rb и Re на примере транзистора с ОЭ) VnB и VnE резисторов (Rb и Re) из Noise free квадратика Y вынесли наружу и превратили в одно Vn, но если эти резисторы и обеспечивают 50Ом входного сопротивления, то и Vn как минимум должно быть 0.9нВ + то что сам усилитель добавит. Цитата Поделиться сообщением Ссылка на сообщение Поделиться на другие сайты Поделиться
НЕХ 6 23 мая, 2023 Опубликовано 23 мая, 2023 · Жалоба Настоящий трансимпедансный усилитель некорректно среагирует на закороченный вход. Может тут что-то от noise cancelling ? https://sci-hub.wf/10.1109/MMM.2016.2561438 Цитата Поделиться сообщением Ссылка на сообщение Поделиться на другие сайты Поделиться
_pv 74 24 мая, 2023 Опубликовано 24 мая, 2023 · Жалоба 14 hours ago, НЕХ said: Настоящий трансимпедансный усилитель некорректно среагирует на закороченный вход. Этот - вроде ненастоящий, просто 50Ом входного сопротивления (а не обратная связь) тоже могут превращать ток в напряжение, что вместе с Ку=100 даёт суммарно 5000В/А Цитата Поделиться сообщением Ссылка на сообщение Поделиться на другие сайты Поделиться
НЕХ 6 24 мая, 2023 Опубликовано 24 мая, 2023 · Жалоба На сайте xdevs.com когда-то препарировали усилитель фирмы Femto. Но другой серии. Цитата Поделиться сообщением Ссылка на сообщение Поделиться на другие сайты Поделиться
yurik82 20 25 мая, 2023 Опубликовано 25 мая, 2023 · Жалоба В 23.05.2023 в 19:05, _pv сказал: но если эти резисторы и обеспечивают 50Ом входного сопротивления, то и Vn как минимум должно быть 0.9нВ + то что сам усилитель добавит. 50 Ом обеспечивают S-параметры блока "noiseless block". У классических транзисторов никакими 50 Ом не пахло, там было 10-20 Ом и ещё и дикий реактанс. Согласование на 50 Ом традиционно делается трансформаторами импеданса (зачастую однозвенными LC фильтрами ФНЧ или ФВЧ). В работе которую я прикрепил в PDF для какого того Ga-As транзистора эти сопротивления указаны по 3.5 Ома. 1 Цитата Поделиться сообщением Ссылка на сообщение Поделиться на другие сайты Поделиться
_pv 74 30 мая, 2023 Опубликовано 30 мая, 2023 · Жалоба On 5/25/2023 at 2:14 AM, yurik82 said: Согласование на 50 Ом традиционно делается трансформаторами импеданса (зачастую однозвенными LC фильтрами ФНЧ или ФВЧ). Это ведь в какой-то довольно узкой полосе будет работать? On 5/25/2023 at 2:14 AM, yurik82 said: В работе которую я прикрепил в PDF для какого того Ga-As транзистора эти сопротивления указаны по 3.5 Ома. их как-то можно трасформировать в 50Ом согласования, чтобы от DC до 1ГГц, без собственно активных 50Ом, которые сразу начнут шуметь? Цитата Поделиться сообщением Ссылка на сообщение Поделиться на другие сайты Поделиться
yurik82 20 31 мая, 2023 Опубликовано 31 мая, 2023 · Жалоба В 30.05.2023 в 09:40, _pv сказал: Это ведь в какой-то довольно узкой полосе будет работать? Классические транзисторы в широкой полосе имели очень разные S-параметры (сильно меняется реактивность, в меньшей мере активное, но оно далеко от 50 Ом и в районе 10...25 Ом было) поэтому классическое согласование было всегда узкополосным. HEMT транзисторы можно создать почти без реактивности и сразу ж желаемым импедансом (обычно 50 Ом). Из-за этого впервые в истории РА-строения и LNA-стрлоения появились широкополосные многоооктавные усилители. Как бонус ещё и не нуждаются ни в каких согласованиях. В 30.05.2023 в 09:40, _pv сказал: без собственно активных 50Ом, которые сразу начнут шуметь? Это не те 50 Ом которые шумят. Шумовых там 3-4 Ома, а 46-47 активных (полезных). Если например сделать lossless трансформатор лямбда/4 и поднять до 500 Ом, а там сделать далее нагрузку с импедансом 500 Ом - то шум не изменится никак. Это не "эквивалентное сопротивление шумов", это просто импеданс. Просто соотношение напряжения к току или потенциала Е поля к продольной магнитной составляющей. 50 Ом это не плохо и не хорошо, не много и не мало, не больше и не меньше чем 15 или 500 Ом. Цитата Поделиться сообщением Ссылка на сообщение Поделиться на другие сайты Поделиться