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

1. 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:

Сопротивление базы:

Теоретический расчет

Составим эквивалентную шумовую схему диода для нахождения спектральной плотности тока:

 

Прямое смещении:

Обратное смещение: ,

Схема, для моделирования в программе Electronics Workbench

Для прямого смещения:

Для обратного смещения:

Спектральная плотность флуктуации тока диода при прямом смещении от величины протекающего через диод постоянного тока

 

Спектральная плотность флуктуации тока диода при обратном смещении от величины приложенного напряжения

2. Используя моделирование, найти необходимые параметры и начертить низкочастотные эквивалентные шумовые схемы диода заданного типа при прямом токе 1 мА.

 

Расчет дифференциального сопротивления:

3. 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

f < 1 кГц

Ток, протекающий через диод:

Для поиска тока использовалась программа Mathcad 14:

Составим эквивалентную шумовую схему диода для нахождения спектральной плотности флуктуаций напряжения:

 

Результат расчета вElectronics Workbench:

Спектральная характеристика флуктуаций напряжения на резисторе

 

4. 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

f < 1 кГц

В данном случае напряжение смещения отсутствует, т. е. и спектральная плотность напряжения будет определяться выражением:

- теоретический расчет

- Electronics Workbench

Спектральная характеристика флуктуаций напряжения

5. Построить зависимость спектральной плотности шумового тока от величины прямого тока через диод на частоте 1 кГц. Диапазон прямых токов

Модель диода: D1N914

Тепловой ток:

Сопротивление базы:

Схема, для моделирования в программе OrCad PSpice

Для нахождения спектральной плотности шумового тока пользуемся выражением из п.1

Спектральная плотность флуктуации тока диода при прямом смещении от величины протекающего через диод постоянного тока

 

Выводы:

1. Все экспериментальные данные зависимости совпали с теоретически рассчитанными. Расхождения в пунктах 1 и 3 могут быть вызваны ошибками вычисления в программе Electronics Workbench.

2. Расхождения в значения в пункте 2 вызваны тем, что программа Electronics Workbench вычисляет это сопротивление при нулевом смещении ( а по условию задано, что смещение прямое.

3. 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.

4. 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.