СТАБИЛИТРОНЫ

ПОЛУПРОВОДНИКОВЫЕ

МЕТОДЫ ИЗМЕРЕНИЯ СПЕКТРАЛЬНОЙ ПЛОТНОСТИ ШУМА

Издание официальное

И ПК ИЗДАТЕЛЬСТВО СТАНДАРТОВ Москва

МЕЖГОСУДАР СТВЕНН ЫЙ

СТАВИЛИТРОИ Ы I ЮЛ У11РОВОДН И КОВЫ Е

Методы намерения спектральной плотности шума

Zener diodes.

Methods for measuring spectral noise density

Постановлением Государственного комитета СССР по стандартам от 12.12.80 St 5804 дата введения установлена

01.01.82

Ограничение срока действия снято Постановлением Госстандарта от 30.08.91 № 1410

Настоящий стандарт распространяется на полупроводниковые стабилитроны и устанавливает два метода измерения спектральной плотности шума 5_ШСТ:

-    метол I применяют при измерении спектральной плотности шума стабилитронов с установленной полосой частот измерения в диапазоне 5 Гц—30 МГц;

-    метод 2 применяют при измерении спектральной плотности шума прецизионных стабилитронов с установленной полосой частот измерения в диапазоне 0.01—5 Ги.

Общие требования при измерениях должны соответствовать ГОСТ 18986.0-74 и требованиям, изложенным в соответствующих разделах настоящего стандарта.

1. МЕТОД 1

1.1.    Принцип и условия измерения

1.1.1.    Спектральную плотность шума определяют по результатам измерения среднеквалрати-чсского значения напряжения шума стабилитрона в установленной полосе частот.

1.1.2.    Измерения проводят на одной частоте при выполнении условия полосностн фильтра

/.-/„so.S'^fZ'Z.    о

где/_п — верхняя граничная частота полосы пропускания вольтметра РУ! на уровне 0.7, Гц; f_n — нижняя граничная частота полосы пропускания вольтметра PVI на уровне 0.7, Ги.

Если нс выполняется условие 1. то измерение проводят в патосе частот.

1.1.3. Условие измерения (температура) и электрический режим измерения (ток стабилизации и полоса частот) должны соответствовать установленным в стандартах или технических условиях на стабилитроны конкретных типов.

1.2. Аппаратура

1.2.1. Для измерения следует применять установку, электрическая структурная схема которой приведена на черт. I.

Электрические параметры вольтметров для измерения среднеквадратического значения напряжения приведены в приложении 3.

(Измененная редакция. Изм. № 1).

И найме официальное    Перепечатка воспрещена

★

И и)а ни е (август 2002 г.) с И течением № /, утвержденным в сентябре 19/16 г. (И УС 12—86).

© Издательство стандартов. 1981 © ИНК Издательство стандартов. 2002

ГОСТ 18986.23-80 С. 2

1.2.2.    Генератор постоянного тока GI должен обеспечивать установление тока с погрешностью в пределах ± 5 %.

1.2.3.    Реактивная составляющая полного входного сопротивления измерительной установки может быть компенсирована резонансным контуром.

1.2.4.    Спектральная плотность напряжения собственных шумов и электромагнитных помех измерительной установки не должна превышать значения измеряемой спектральной плотности шума стабилитрона.

1.2.5.    Для измерения собственных шумов установки стабилитрон заменяют пенью, состоящей из параллельно включенных резистора R и конденсатора С.

Сопротивление резистор;» R должно соответствовать соотношению

/? = г_С1(1 ±0.2).

где г_с| — дифференииальное сопротивление стабилитрона в режиме измерения спектральной плотности шума, установленное в стандартах или технических условиях на стабилитроны конкретных типов. Ом.

Емкость конденсатора С должна соответствовать условию

С = С_с1(1 ±0.2).

где С„ — общая емкость стабилитрона, установленная в стандартах или технических условиях на стабилитроны конкретных типов. Ф.

Конденсатор С не устанавливают при выполнении условия

где/—частота измерения. Гп (/=/, при измерении в полосе частот).

(Измененная редакция, Изм. № 1).

1.2.6. Спад амплитудно-частотной характеристики вольтметр;! среднекввлратического значения PV1 должен быть нс менее 12 дБ/окт.

1.3. Подготовка и проведение измерений

1.3.1.    Измеряемый стабилитрон заменяют цепью, состоящей из параглсльно включенных резистора R и конденсатора С. параметры которых приведены в и. 1.2.5.

1.3.2.    Генератором постоянного тока устанавливают ток. равный номинальному току стабилизации.

1.3.3.    Измеряют напряжение собственных шумов и электромагнитных помех измерительной установки (/, по истечении времени 4т. где т — постоянная времени вольтметра срслнсквалратнчсс-кого значения.

1.3.4.    Цепь, состоящую из резистора R и конденсатора С, заменяют стабилитроном.

1.3.5.    Стабилитрон выдерживают в течение времени, указанного в стандартах шли технических условиях на стабилитроны конкретных типов, но не менее чем 4т.

1.3.6.    Измеряют напряжение шумов стабилитрона U₂.

1.4. Обработка результатов

1.4.1. Спектральную плотность напряжения шумов стабилитрона 5_{Ш СТ} определяют по формуле

(5)

а при выполнении условия

l.4U_t <. U₂ = 3U_t

по формуле

(7)

гае Л/_ш — ширина эффективной паюсы шума измерительной установки. Ги;

ГОСТ 18986.23-80 С. 4

где

/■    _     ст    с» .    '    >

'-be» Set _r *

So

/— частота измерения, Ги (f^ш f_e при измерении в полосе частот);

6^ — погрешность влияния собственных шумов и электромагнитных наводок измерительной установки. %.

При определении спектральной плотности шума по формуле (5)

5* = 0;    (18)

при определении спектральной плотности шума но формуле (7)

67 — погрешность, учитываюшая коэффициент амплитуды вольтметра К_л% %.

Значение погрешности 8₇ приведено на черт. 2.

Черт. 2 2. МЕТОД 2

2.1.    Принцип и условия измерения

2.1.1.    Спектрсиьную плотность шума определяют по результатам измерения мгновенных значений напряжения шума в установленной полосе частот и вычисления срсднсквалратнчсского значения.

2.1.2.    Условия и режим измерения — по п. 1.1.3.

2.2.    Аппаратура

2.2.1. И змерение следует проводить на установке, электрическая структурная схема которой приведена на черт. 3.

Черт. 3

(Измененная редакция, Изч. .V» 1).

2.2.2.    Генератор постоянного тока GI должен обеспечивать ток с погрешностью в пределах ± 1 %.

2.2.3.    Полоса пропускания вольтметр;» PVI на уровне 0,7 должна находиться в диапазоне частот измерения от/, до/, (/, и /, укатывают в стандартах или технических условиях на стабилитроны конкретных типов).

2.2.4.    Спад амплитудно-частотной характеристики вольтметра за пределами полосы пропускания должен быть не менее 12 дБ/окт.

2.2.5.    Интерваты времени между двумя последовательными измерениями мгновенных значений должны быть не более 1/6

2.2.6.    Термостат должен обеспечивать поддержание температуры с погрешностью в пределах ± 0.2 *С.

2.3. Подготовка и проведение измерения

2.3.1.    Генератором постоянного тока GI устанавливают ток стабилизации /_с1.

2.3.2.    Стабилитрон выдерживают под током в тсрмостатирусмом объеме в течение времени, указанного в стандартах или технических условиях на стабилитроны конкретных типов.

2.3.3.    Измерителем напряжения РУ! измеряют напряжение шума стабилитрона £/,:

-    при измерении на частоте — в течение времени, равного или более 4 т;

-    при измерении в полосе частот — в течение времени л

Метод определения времени / приведен в приложении 2.

2.4. Обработка результатов

Спектральную плотность шума 5_ШХТ вычисляют по формуле

(20)

где Uj — мгновенное значение напряжения стабилизации (при измерении вольтметром постоянного тока); т — число измерений в серии.

2.4.1.    Размах напряжения шума определяют по формуле

L =    (21)

где ^пи* ~ максимальное значение напряжения стабилизации за время измерения в указанном диапазоне частот. В;

f/пци — минимальное значение напряжения стабилизации за время измерения в указанном диапазоне частот. В.

2.5. Показатели точности измерения

2.5.1.    Общая погрешность измерения спектральной плотности шума в инфранизкочастотной области должна находиться в пределах ± 30 % с доверительной вероятностью Р = 0,95.

2.5.2.    Общую погрешность измерения спектральной плотности напряжения шума в инфранизкочастотной области определяют по формуле

б = \j 5-; + б? + - 8, + 63 +&, + 5₆ +    ,    (22)

где б, — погрешность измерения вольтметра РУ1. %\

б₂ — погрешность изменения температуры в тсрмостатирусмом объеме, вычисляемая в процентах по формуле

_{8 =} ^де-Ц, <*0    (23)

*^ШС1 ^N ^/ll

где ДО — погрешность поддержания температуры в термостатируемом объеме EI, *С:

U_c, — номинальное значение напряжения стабилизации измеряемого стабилитрона. В; а_С1 — значение температурного коэффициента напряжения стабилизации, указанное в стандартах или технических условиях на стабилитроны конкретных типов. %/'С;

ГОСТ 18986.23-80 С. 6

5, — погрешность определения ширины эффективной полосы шума измерительной установки. %. определяемой по методу, изложенному в приложении 1;

6₄ — погрешность длительности времени измерения, %. определяют по методу, указанному в приложении 2;

8₅ — погрешность входного сопротивления измерителя PVI. вычисляемая в процентах по формуле

(24)

где г_п1 — входное сопротивление измерителя напряжения PVI, Ом;

г_сл — входное сопротивление генератора (7/. Ом;

б₆ — погрешность влияния собственных шумов и электромагнитных помех измерительной установки, %.

Погрешность8₆ определяют при замене стабилитрона в измерительной установке проволочным резистором с сопротивлением R = г_С1 (I ± 0.2) и измерением собственных шумов и электромагнитных помех измерительной установки;

8₇ — относительная погрешность влияния коэффициента амплитуды вольтметра PVI, %.

Значения относительной погрешности 6₇ приведены на черт. 2. при А>1 > 5; 6? = 0.

2.5.3.    Погрешность измерения размаха напряжения шума 6_Л должна находиться в пределах ± 30 % с доверительной вероятностью Р ^ш 0,95.

2.5.4.    Общую относительную погрешность измерения размаха напряжения шума определяют по формуле

8_Л = V 5-; + Ц +    + б£ + б₅ + 6₇-

ПРИЛОЖЕНИЕ I Справочное

МК ГОДЫ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ШИРИНЫ ЭФФЕКТИВНОЙ ПОЛОСЫ ШУМА ИЗМЕРИТЕЛЬНОЙ УСТАНОВКИ

I. Метол определения ширины эффективной паюсы шума при помощи генератора гармонического сигнала

1.1. Измерения проводят на установке, структурная схема которой прслстаатсна на черт. I настоящего приложения.

	Е1

GI— генератор напряжения гармонического сигнала: РЕ— частотомер; RI — резистор; CI — конденсатор;

£7 — установка для измерения спектральной платности напряжения шума

Черт. 1

1.2.    Значение сопротивления резистора RI должно быть в пределах ± 20 % значения г_с1.

1.3.    Значение емкости конденсатора С/ датжно быть в пределах ± 20 % значения С_с1.

1.4.    Проведение измерения

1.4.1.    Генератором напряжения гармонического сигнала GI на вход установки подают напряжение, нс менее чем в 100 раз превышающее напряжение собственных шумов и электромагнитных помех измерительной установки.

1.4.2.    Изменяя частоту напряжения генератора GI в патосс пропускания измерительной установки, проводят измерение зависимости

пр(А

где I/ - показание измерительного прибора установки;

/— частота генератора.

1.5.    Обработка результатов

1.5.1.    Методом численного интегрирования вычисляют интеграл

f >    ^(,)

i=luL._vM/-

о

1.5.2.    Определяют ширину эффективной патосы шума измерительной установки по формуле

А/. = -^!- •    <²>

^Lv„p('XT)

1.6.    Общую погрешность определения ширины эффективной полосы шума измерительной установки определяют по формуле

5, = V 6;. + 6^, +    +    &], + 6^ .    (3)

где 6,, — погрешность задания напряжения генератором напряжения гармонического сигнала GI. %;

{^ — относительная погрешность измерения частоты частогомстром PF1. %\

—    погрешность измерителя PVI измерительной установки. %\

Ь_и — погрешность численного интегрирования, %;

—    погрешность неточности задания и поддержания центральной частоты мри измерении на одной частоте, %. вычисляют по формуле