Wie modelliert man eine verrauschte Zenerdiode in LTSPICE?

Ich versuche, einen Generator für weißes Rauschen im Zenerdiodenstil zu simulieren. Ich gehe mit Stromverstärkung und nicht mit der traditionelleren Spannungsverstärkung, nur weil. Mein Problem ist, dass ich nicht weiß, wie ich das Verhalten der Diode D1 simulieren soll. Mit der 30-Volt-Versorgung hoffe ich, dass der 24-Volt-Zener im vollen Avalanche-Modus läuft und einen ganzen Haufen weißes Rauschen ausspuckt.

Ich verwende LTSpice, aber das hat nur Modelle für die Rückwärtsdurchbruchspannung von Zenern. Folglich erzeugt die folgende Schaltung nur eine konstante Gleichspannung am „Rausch“-Knoten. Wie kann ich diese unten gezeigte Transistorschaltung vollständig modellieren? Ist es überhaupt möglich, oder muss ich es tatsächlich bauen und das Rauschen physikalisch messen? Mein Gefühl ist, dass, da wahrscheinlich Dutzende dieser Dioden weltweit verkauft wurden, es da draußen Daten geben muss, die ich nicht finden kann. Ich suche eher nach konkreten Zahlen als nach Theorie (oder irgendeiner Art von Integrationssymbol), die ich in LTSpice einfügen kann.

Zener + Transistorschaltung

Ergänzung:

Ich bin so weit gekommen, eine weiße 1-mV-PP-Rauschquelle (@1 MHz ???) vor dem Zener mit einer 15-0-15-Versorgung wie folgt hinzuzufügen:

Schaltung + Rauschquelle

was irgendwie zu funktionieren scheint und die folgende Spur bei "Rauschen" erzeugt. Dies scheint mir vielleicht so, wie ein rauschender Durchbruch an der Diode aussehen würde. Es sieht so aus, als ob LTSpice eine Spannungsverstärkung von 100 eingestellt hat. Natürlich ist dies ohne eine bessere Schätzung der tatsächlichen Geräuschpegel etwas umstritten.

Geben Sie hier die Bildbeschreibung ein

Dutzende von Zenerdioden sind nicht viel im Schema der Dinge. Ziemlich kleiner Markt!

Antworten (1)

Spice-Modelle beinhalten im Allgemeinen kein Rauschen in transienten Simulationen. Das "Noise"-Modell in Spice wird nur bei AC-Sweeps verwendet, bei denen die Rauschleistung als Funktion der Frequenz berechnet wird. Während Widerstandsrauschen (Johnson-Nyquist) im Modell enthalten ist, haben Halbleitermodelle oft keine genauen Rauschmodelle. Das Spice-Dioden-Modell enthält Flicker-Rauschen, aber keine anderen Rauschquellen.

Für Ihre Zwecke kann eine AC-Analyse ausreichend sein, vorausgesetzt, Ihre Diode hat ein geeignetes Modell, da Sie sehen möchten, ob die Rauschleistungsdichte flach ist. Ich bezweifle jedoch, dass das Zener-Modell genaue Rauschparameter enthält. Das Spice-Modell der in dieser Frage erwähnten Diode (EDZV24B) enthält keine Rauschparameter (die Parameter AF, KF und FFE).

Eine weitere Option (für transiente Simulationen) besteht darin, eine Spannungsquelle einzubeziehen, die durch eine Zufallszahl gesteuert wird. Für eine Beschreibung der Verwendung dieses Ansatzes zur Geräuschmodellierung bietet diese Website von Giorgio Vazzana gute Informationen. Um diesem Ansatz zu folgen, müssen Sie jedoch wissen, mit wie viel Lärm Sie rechnen müssen. Außerdem würde die Übergangssimulation normalerweise kein durch den Transistor hinzugefügtes Rauschen enthalten.

Eine beispielhafte Rauschspannungsquelle (von der oben genannten Website) ist:

Vn 1 n1 dc 0V ac 1mV trrandom (1 5us 0s 125m 0m)

Ja, das habe ich gesehen, aber er hat den Lärm in einer Schablone physikalisch gemessen. Gibt es nirgendwo ein Modell?
Ich habe versucht, eine Spannungsquelle zwischen D1 und der Basis von Q1 einzufügen, aber auch hier habe ich keine Daten zur Skalierung des Signals. Entweder sagt mir jemand, dass ich die AC Vpp dort einfügen soll, oder ich muss das verdammte Ding einfach bauen. Scheint eine Schande zu sein, denn dafür ist die Simulation nicht da?
Ich habe keine guten Rauschmodelle gesehen. Beachten Sie, dass das Rauschen von Niederspannungs-Zener-Geräten ganz anders ist als das Rauschen von Hochspannungs-Lawinendurchbruchgeräten. Ich gehe auch davon aus, dass es erhebliche Abweichungen von Teil zu Teil gibt, da die Hersteller keine Lärmkontrolle durchführen. Ich habe die Design Note 70 von Linear Technologies gesehen , die eine Schaltung mit Feedback hat, um die Amplitude des Rauschens zu steuern.
Es gibt einen Anwendungshinweis bei Maxim, der darauf hindeutet, dass die Rauschleistung eines Zeners in der Größenordnung von -90 dBm liegt. maximintegrated.com/en/app-notes/index.mvp/id/3469
Wie modelliert man eine verrauschte Zenerdiode in LTSPICE?
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