DE2019435A1

DE2019435A1 - Method for measuring the noise figure of transistors

Info

Publication number: DE2019435A1
Application number: DE19702019435
Authority: DE
Inventors: Wolfgang Heinecke
Original assignee: Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Current assignee: Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Priority date: 1970-04-22
Filing date: 1970-04-22
Publication date: 1971-11-11

Description

"Verfahren zum Messen der Rauschzahl von Transistoren" Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Messen der Rauschzahl von Transistoren. "Method for measuring the noise figure of transistors" The invention relates to a method for measuring the noise figure of transistors.

Bei einem bisher verwendeten Meßverfahren war dem Prüftransistor ein Verstärker mit regelbarer Verstårkungsgröße nachgeschaltet, Dieser Verstärker zwei mit hilfe einer geeigneten Regelschaltung derart gesteuerte daß die Qesamtverstärkung des Prüftransistors und des Verstärkeres eine von dem jeweils gemessenen Bauelement unabhängige definierte Größe aufweist. Diese Einregelung des Verstärkungsfaktors bei jedem einzelnen Bauelement ist jedoch technisch aufwendig und fordert einen betrXchtlichen Teil der Meßzeit. Will an daher die Zahl der gemessenen Bauelemente in der Zeiteinheit erhöhen, scheitert dies bei der bekannten Anordnung an der Verstärkungs einregelung.In a previously used measurement method, the test transistor was a Amplifier with adjustable gain connected downstream, this amplifier two with the aid of a suitable control circuit, the overall gain is controlled in such a way of the test transistor and the amplifier one of the respective measured component has independent defined size. This adjustment of the gain factor with every single component however, it is technically complex and requires a considerable part of the measuring time. Wants to therefore the number of measured Increase components in the unit of time, this fails with the known arrangement on the gain control.

Der vorliegenden Erfindung hegt die Aufgabe zugrunde, die genannten Nachteile zu beseitigen. Dies geschieht er findungsgemäß dadurch, daß die Ausgangsgröße des Prüfelements, die sich aus der verstärkten Signalspannung und der Rauschspannung zusammensetzt, mit einem Verstärker konstanter Verstärkungsgröße verstärkt wird, daß danach die Rauschspannung von der Signalspannung getrennt und jede Größe für sich gleichgerichtet wird, und daß schließlich die beido1fleichgerichteten Größen durcheinander dividiert werden und der ermittelte Quotient als direktes Maß für die Rauschzahl herangezogen wird.The present invention is based on the object mentioned Eliminate disadvantages. This is done according to the invention in that the output variable of the test element, resulting from the amplified signal voltage and the noise voltage composed, is amplified with an amplifier of constant amplification magnitude, that afterwards the noise voltage is separated from the signal voltage and each size for is rectified, and that finally the two mutually rectified quantities divided by one another and the quotient determined as a direct measure for the noise figure is used.

Das erfindungsgeiäße Meßverfahren hat den Vorteil, daß durch den Dividierprozess unterschiedliche Stromverstärkungsfaktoren der einzelnen Prüftransistoren bei der Messung der Rauschzahi eliminiert werden. Die Ermittlung der Rauschzahl ist somit ohne die Nachregelung eines Verstärkungs kreises m9glich, so daß beí der Bestimmung der Meßzeit keine Regelvorgang und die damit verbundenen Regelzeiten berucksichtigt werden müssen.The measuring method according to the invention has the advantage that, through the dividing process different current amplification factors of the individual test transistors in the Measurement the intoxication figure can be eliminated. The determination of the noise figure is therefore possible without readjusting a gain circuit, so that both Determination of the measuring time no control process and the associated control times must be taken into account.

Eine Schaltung zur Durchführung der erfindungsgemäßen Meßverfahrens ist vorzugsweise so ausgebildet, daß an die Kollektorelektrode des Prüflings ein Verstärker mit großem Verstärkungswert angeschlossen ist0 Diesem Ver stärker sind zwei parallel geschaltete Stromzweige nachgeschaltet wobei jeder Stromzweig die Reihenschaltung eines Bandpasses eines Gleichrichters und der Eingangs strecke einer beiden Stromzweigen gemeinsamen Division schaltung enthalt Die Divisionsschaltung dient hierbei zur Quotientenbildung der beiden an den Gleichrichtern entstehenden Ausgangsgrößen0 Der eine Bandpass dient zur Aussiebung der Signalspannung, während der andere Bandpass für ein definiertes Rauschspektrum durchlässig ist0 Die Erfindung wird anhand der Figur noch näher erläutert.A circuit for carrying out the measuring method according to the invention is preferably designed so that a A high gain amplifier is connected to this amplifier two parallel branches connected downstream, each branch the Series connection of a bandpass filter of a rectifier and the input path of a Division circuit common to both branches contains the division circuit serves to form the quotient of the two arising at the rectifiers Output variables0 One of the bandpass filters is used to filter out the signal voltage while the other bandpass is transparent to a defined noise spectrum0 The invention is explained in more detail with reference to the figure.

Der Prüfling ist in der Figur mit T bezeichnet. Es handelt sich beispielsweise um einen npn°Niederfrequenztransistor.The test item is denoted by T in the figure. It is for example around an npn ° low frequency transistor.

Von der Eingangsseite her ist der Basiselektrode des Transistors eine Reihenschaltung aus den Widerständen R1 und RQ vorgeschaltet, wobei RG der definierte und in den Datenblättern angegebene Generatörwiderstand ist, bei dem die Rauschzahl ermittelt werden soll. Dieser Widerstand RQ hat beispielsweise die Größe von 100 kOhm. Die Ver bindung zwischen den beiden Widerständen -R1 und RG ist über einen Widerstand R2 mit Masse verbunden. Der Spannung teiler aus den Widerständen R und R R2 dient zur Einstellung des Spannungspegels für die Signalspannung. R2 ist vor zugsweise sehr klein gegenüber dem Generatorwiderstand, so daß der Generatorwiderstand für die Rauschspannung praktisch mit Masse verbunden ist0 Der Arbeitspunkt des Prüftransistors T wird mit Hilfe der Emittereinströmung 1E und der KollektorBasisspannung UcB definiert eingestellt.From the input side, the base electrode of the transistor is one Series connection of the resistors R1 and RQ connected upstream, where RG is the defined and the generator resistance specified in the data sheets at which the noise figure should be determined. This resistor RQ has the size of 100, for example kOhm. The connection between the two resistors -R1 and RG is via a Resistor R2 connected to ground. The voltage divider from the resistors R and R R2 is used to set the voltage level for the signal voltage. R2 is ahead preferably very small compared to the generator resistance, so that the generator resistance for the noise voltage is practically connected to ground 0 The operating point of the test transistor T is defined with the help of the emitter inflow 1E and the collector base voltage UcB set.

An die Kollektor bzw. Ausgangselektrode des Prüflings wird ein Verstärker V angeschlossen, der vorzugsweise ei hen größen Verstärkungswert Besitzt. Beispielsweise wer den Verstärker mit einem Verstärkungsfaktor 100 000 verwendetä lurch diesen Verstärker wird sowohl die Rauschspannung als auch die durch den Prüftransistor verstärkte Signalspannung nochmals verstärkt. Die Signalspannung ist beispeilsweise ein sinusförmiger Pilotton mit der Frequenz 7,5 kHz.To the collector or output electrode of the device under test will an amplifier V is connected, which preferably has a large gain value Owns. For example, whoever uses the amplifier with a gain factor of 100,000 Used by this amplifier, both the noise voltage and the through the test transistor amplified signal voltage is amplified again. The signal voltage is, for example, a sinusoidal pilot tone with a frequency of 7.5 kHz.

In Serie zur Verstärker V ist nun eine Parallelschaltung aus zwei @tromizweigen geschaltet. Der eine Stromzweig enthält in einer Reihenschaltung einen Bandpass BP1, einen Gleichrichter D1 und die Eingangsstreeke E1 einer beiden Strömzireigen gemeinsamen Divisionsschaltung. Der andere Stromzweig enthält ° gleichfalls in einer Reihenschaltung -den Bandpass BP2, den Gleichrichter D2 und die Eingangs strecke E2 der Divisionsschaltung. Durch die beide Bandpässe wird die Ausgangsgröße des Verstärkers V, die sich aus der verstärkten Rauschspannung und der verstärkten Signalspannung zusammensetzt,wieder aufgeteilt. Der Bandpass BPt hat beispielsweise einen Durchlaßbereich zwischen 30 Hz und 2 500 Hz und umfasst damit einen genau definierten Teil des Rauschspektrums. Der Durchlaß bereich des anderen Bandpasses BPa liegt beider Signalfrequenz und somit beispielswaise bei 7,5 kHz. Dieser letztere Bandpass läßt somit nur die Signalspannung durch. Mit Hilfe der beiden Gleichrichter D1 und D2 werden die beiden Ausgangsgrößen der Bandpässe gleichgerichtet. Die beiden Ausgangsgrößen an den Gleichrichtern werden nun in einer nachgeschalteten Divisionsschaltung Q wieder zusammengeführt und durcheinander dividiert. Derartige Divisionsschaltungen sind bekannt und auf den Gerätemakkt erhältlich.In series with amplifier V there is now a parallel connection of two @tromizweigen switched. One branch contains one in a series circuit Bandpass BP1, a rectifier D1 and the input line E1 of one of the two streams common division circuit. The other branch also contains ° in one Series connection - the bandpass filter BP2, the rectifier D2 and the input path E2 of the division circuit. The output size of the Amplifier V, consisting of the amplified noise voltage and the amplified signal voltage reassembled, divided again. The bandpass filter BPt has, for example, a pass band between 30 Hz and 2,500 Hz and thus includes a precisely defined one Part of the noise spectrum. The pass area of the other bandpass filter BPa is both signal frequency and thus, for example, 7.5 kHz. This latter bandpass thus only lets the signal voltage through. With the help of the two rectifiers D1 and D2 the two output quantities of the bandpass filters are rectified. The two output variables at the rectifiers are now in a downstream division circuit Q merged again and divided by one another. Such division circuits are known and available on the device makkt.

In der Divisionsschaltung Q erfolgt nun die Quotientenu bildung URausch/Upilot' wobei unterschiedliche Verstärkunggsfaktoren der Prüflinge eleminiert werden. Der ermittelte Quotient ist ein direktes Maß für die Rauschzahl, d. h., jedem Quotienten entspricht eine Rauschgröße, die sich aus einer Uarechnungskurve ergibt. Aus diesem Grund kann ein Meßinstrument M, das an die Divisionsschaltung angeschlossen ist, direkt mit einer in Ranschzahlen bezifferten Skala versehen werden. Es besteht jedoch selbstverständlich auch die Möglichkeit, der Divisionsschaltung weiterverarbeitende Schalteinheiten nachzuschalten, die ein automatisches Sortieren der gemessenen Bauelemente bewirkenThe quotient formation URausch / Upilot 'now takes place in the division circuit Q whereby different gain factors of the test items are eliminated. Of the The quotient determined is a direct measure of the noise figure, i. i.e., every quotient corresponds to a noise quantity that results from a Ua calculation curve. For this Reason can be a measuring instrument M, which is connected to the division circuit, be provided directly with a scale numbered in ranks. It exists However Of course, there is also the option of further processing the division circuit Downstream switching units that automatically sort the measured components cause

Claims

P a t e n t a n s p r ü c h e Procedure for measuring the noise figure of transistors, characterized in that the output variable of the test element, which is composed of the amplified signal voltage and the noise voltage, is reinforced with a stronger constant gain magnitude that then the The noise voltage is separated from the signal voltage and each is rectified separately becomes, and that finally the two equalized quantities are divided by one another and the quotient determined is used as a direct measure for the noise figure wird0 2) Method according to claim 1, characterized in that the base electrode of the test object a sinusoidal pilot tone of 7.5 kHz as the signal voltage. fed wird0 3) Circuit for carrying out the measuring method according to Claim 1, characterized in that that to the collector electrode of the device under test an amplifier with a large Ver reinforcement value is connected that this amplifier is followed by two parallel branches are made up of a bandpass filter, a rectifier and an input path There are division circuits, with one bandpass filter for filtering out the signal voltage and the other bandpass filter is used to filter out a defined noise spectrum, and that the output electrode of the dividing circuit is connected to one of the output quotients display or further processing unit is connected.

L e r s e i t e