Zener-Rauschgenerator - NPN-BJT-Verstärkeranalyse

Ich bin daran interessiert, einen Niederspannungsgenerator für weißes Rauschen mithilfe einer Zenerdiode zu erstellen, wie hier beschrieben: Zener & BJT Noise Generator . Insbesondere möchte ich die Schaltung hier verwenden, um die Leiterplattenfläche und die Anzahl der Komponenten zu minimieren: Zener-Rauschgenerator mit BJT.

Ich möchte einige der vom ursprünglichen Autor ausgewählten Teile (D1 & Q1) ersetzen, da der Artikel 1990 geschrieben wurde und bessere/kleinere Teile jetzt allgemein erhältlich sind. Daher möchte ich in der Lage sein, die Schaltung zu analysieren, anstatt nur geeignete Werte von Komponenten zu erraten.

Ich werde die folgende Schaltung für die Diskussion verwenden:

schematisch

Simulieren Sie diese Schaltung – Mit CircuitLab erstellter Schaltplan

VSS = 3,3 V und V_Zener = 2,0 V. Ich möchte die Verlustleistung des BJT kennen, um festzustellen, was eine geeignete Wahl ist (ich möchte einen kleinen SMT-BJT verwenden, keinen 2N2222). Ich habe R1 und R2 einfach aus Gründen der Analyse auf dem gleichen Wert wie die ursprüngliche Schaltung gehalten.

Mein Verständnis ist, dass der Zener in Sperrrichtung vorgespannt ist und zu einem Rückstromfluss (der laut ist) führt, der durch die Spannung bestimmt wird, auf die er in Sperrrichtung vorgespannt ist - ist das richtig? Finde ich daher den Rückstromfluss (in die Basis des BJT) in Abb. 4 des Datenblatts ? Wenn dies der Fall ist, ist dann der Stromfluss durch den Kollektor = IBE * Verstärkung von BJT?

Oder beginnt die Analyse damit, dass die Spannung an V_Zener in Bezug auf Masse V_zener (2,0 V) + VBE (0,6 V) = ungefähr 2,6 V beträgt. Daher wird die stationäre Spannung (ohne Rauschen) am Knoten „Rauschen“ durch den Teiler R1/((R2 + R_zener) parallel zu R_Q1) berechnet? Nicht sicher, wohin ich danach in der Analyse gehen würde?

Es ist sehr lange her, dass ich solche Sachen gemacht habe, daher wären alle Tipps sehr hilfreich.

Nachdem ICE ausgearbeitet wurde, Verlustleistung im BJT = V_collector * ICE?

Bitte nennen Sie eine Bandgap-Referenz nicht einen Zener!
Ich denke, die ursprüngliche Schaltung bekommt ihr Rauschen mehr vom LM386 als vom LM336. LM386 ist ein lautes kleines Biest. Beachten Sie, dass das Rauschspektrum nicht wie das LM336-Datenblatt aussieht.
MMBT2222A ist, AFAIK, derselbe 2n2222-Transistor in einem SOT23-Gehäuse.
Wie viel Rauschleistung möchten Sie und wie klein möchten Sie die Schaltung?
Vielen Dank @markrages und The Photon. Chris, ich suche nach ausreichend Rauschen, damit es mit einem einstufigen Operationsverstärker verstärkt werden kann, um 0,5-1 V PK-PK-Rauschen im Audiofrequenzspektrum zu erzeugen, sagen wir bis zu 20 kHz.
Tatsächlich spielt es keine Rolle, welche Methode verwendet wird, ich brauche nur eine Quelle mit 0,5 V pk-pk (ish) weißem (ish) Rauschen, wobei ich möglichst nicht mehr als eine 5-V-Versorgung verwende. Ich möchte, dass es klein ist und so wenig Komponenten wie möglich verwendet.

Antworten (2)

Die BJT-Verlustleistung ist minimal - jeder benötigte Strom fließt durch R2, der 15 kOhm beträgt. Die Versorgung beträgt 3,3 V, und wenn die Hälfte über dem BJT (maximale Leistungsübertragung) erscheint, würde sie 182 uw verbrauchen!

Der einfachste Weg, sich die Aktion des BJT und D1 vorzustellen, besteht darin, zu berücksichtigen, dass der Transistor nicht zu stark eingeschaltet werden kann, da D1 in diesem Fall nicht genügend Spannung hat, um Strom zur Basis des BJT zu leiten und den Transistor somit einzuschalten , nehmen Sie an, dass die Basis bei etwa 0,4 V nur sehr leicht in Vorwärtsrichtung vorgespannt ist und daher D1 2,4 V an seiner Kathode haben muss.

Und hier werden Sie auf Probleme mit der niedrigen Versorgungsspannung stoßen ....

Beim ursprünglichen Beispiel lief es von 9 V und Sie könnten davon ausgehen, dass die Kollektorspannung bei 2,4 V + (sagen wir) 2 V höher liegen würde (aufgrund des Spannungsabfalls von R1). Mit 4,4 V am Kollektor können Sie den Kollektorstrom berechnen ( 9 v − 4.4 v 15 k Ω = 307uA). Und daraus könnten Sie eine vernünftige Annahme machen, dass der Basisstrom 30-mal niedriger ist 1 bei 10uA. 10 uA durch einen 220-kOhm-Widerstand erzeugen 2,2 V darüber und das ist nicht weit entfernt von den 2 V, die ich angenommen habe, indem ich meinen Finger in die Luft gesteckt habe.

Aber beim Design mit reduzierter Versorgungsspannung gibt es nicht den Spielraum, um anzunehmen, dass der Kollektor 2 V höher ist - Sie können kaum 0,5 V annehmen, und dies lässt mich glauben, dass der Basisstrom bei einem Kollektorstrom eher 2 uA betragen wird 60uA. Diese 60 uA werden 0,9 V über den 15-k-Widerstand abfallen, und dies ist offensichtlich nicht sinnvoll, da nur 2,4 V am Kollektor verbleiben würden und nicht genug.

Daher muss der Basisstrom noch kleiner sein und ich habe Zweifel an dem Rauschen, das er erzeugen wird, ABER viel Glück.

1 Nicht wenige BJTs haben eine schlechtere Stromverstärkung bei recht kleinen Kollektorströmen, so dass 30 für angenommen werden H F E ist nicht unvernünftig.

Ahhh, hier habe ich einen sehr interessanten Artikel gefunden, der an den Artikel anknüpft, der diese Frage aufgeworfen hat: hier . Es zeigt eine ähnliche Schaltung, die ich jedoch einfacher zu analysieren fand, und es zeigt auch den Gedanken hinter der Auswahl unterschiedlicher Komponentenwerte.

Es hat mich auch dazu gebracht zu lernen, was eine Bandgap-Referenz ist ...

Vielen Dank an alle für Ihre Hilfe, sehr geschätzt.

zufällige Bitschaltung

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