トランジスタ回路のノイズ解析

トランジスタ回路のノイズ解析 - SonofSamlawのブログ (hatenablog.com)

FET入力オペアンプの電流ノイズの測定

FET入力オペアンプの電流ノイズの測定 - SonofSamlawのブログ (hatenablog.com)

この本によれば、

　　図6の（ａ）において、Ｅｎｂはベース広がり抵抗ｒｂｂによるノイズ電圧の実効値、Ｉｎｂはベース電流Ｉｂによるショットノイズ電流の実効値、Ｉｎｃはコレクタ電流Ｉｃによるショットノイズの実効値である。

　　（ｂ）においてはそれらをすべてトランジスタの外につけた電圧源と電流源のみで表現している。（ｂ）の２つのノイズ源は次のように定義することにする。

　　　Eni^2 = Enb^2 + Inc^2/gm^2　　　　　　（Ｊ－１）

　　 Ini^2 = Inb^2 + Inc^2/β^2　　　　　　（Ｊ－２）

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ここまでが引用です。あとは私の意見です。

　　ここで肝心なことは、Ｉｎｃは、Ｉｎｃ／ｇｍというノイズ電圧源とＩｎｃ／βというノイズ電流源という外部ノイズ源に移されるということである。ＩＮ端子に抵抗Ｒｓがつながれたとき、その抵抗の大きさに応じて２つは影響を分担する。Ｒｓ≒０のときＩｎｃ／ｇｍ、Ｒｓー＞∞のときＩｎｃ／βが支配的になる。しかし、Ｉｎｃ自体はＲｓには関係なく存在する。このことを矛盾なく表現しなくてはいけない。下に示すようにそれは証明される。Ｅｎｂ，ＩＩｎｂについても同じである。Ｒｓ≒０のときにはＥｎｂが、Ｒｓ－＞∞のときＩｎｂが支配的になる。

　　このことを図７に示し、そこから証明してみよう。

　　　　図７　Ｒｓを考慮した場合

ここで、Incの和はこの２つが当然ながら、相関があるので、２乗和は通常のの和の２乗になることに注意すると、

　　　　　　　図9　ＢＪＴ　ＩＮ換算ノイズ電圧Ｅｎｉの測定

　　図９の回路でまずＩＮ換算電圧ノイズＥｎｉを測定する。図9でＶｏを測定する。回路ゲインＧは測定されるのでｇｍ＊ＲＬはそのときわかる。

　　　Ｅｎｉ＝Ｖｏ／（ｇｍ＊ＲＬ）

　　　　　　　　図10　ＢＪＴ　ＩＮ換算ノイズ電流Ｉｎｉの測定

　　図１０の回路でＩＮ換算電流ノイズＩｎｉを測定する。Ｒｔのノイズ電圧ＥｎＲｔとＥｎｉは既知とする。このとき、ＥｎｉとＩｎｉの中には相関あるノイズが含まれているが無視することにする。このとき、実際の値は最大でこの２倍になる。通常はそれ以下になる。

　　（Ｖｏ／（ｇｍ＊ＲＬ））＾２

　　＝（Ｉｎｉ＊Ｒｔ＊Ｒｉｎ／（Ｒｔ＋Ｒｉｎ））＾２

　　　＋（ＥｎＲｔ＊Ｒｉｎ／（Ｒｔ＋Ｒｉｎ））＾２

　　　＋（Ｅｎｉ＊Ｒｉｎ／（Ｒｔ＋Ｒｉｎ）＾２

から、

　　（　Ｉｎｉ＊Ｒｔ＊Ｒｉｎ／（Ｒｔ＋Ｒｉｎ））＾２

　　　　＝（Ｖｏ／（ｇｍ＊ＲＬ））＾２

　　　　ー（ＥｎＲｔ＊Ｒｉｎ／（Ｒｔ＋Ｒｉｎ））＾２

　　　　－（Ｅｎｉ＊Ｒｉｎ／（Ｒｔ＋Ｒｉｎ）＾２

Ｉｎｉ＝√（（Ｖｏ（Ｒｔ＋Ｒｉｎ）／（ｇｍ＊ＲＬ＊Ｒｔ＊Ｒｉｎ））＾２

　　　ー（ＥｎＲｔ／Ｒｔ）＾２－（Ｅｎｉ／Ｒｔ）＾２）

　＝√（（Ｖｏ／（ｇｍ＊ＲＬ＊（Ｒｔ／／Ｒｉｎ）））＾２

　　　　ー（ＥｎＲｔ／Ｒｔ）＾２－（Ｅｎｉ／Ｒｔ）＾２）

　　上の参考図３、ｊＦＥＴＩＮＯＰ　ＡＭＰのＩｎｉの周波数特性が３ｋＨｚあたりからあがっているのはこのためなのかもしれない。ｊＦＥＴのゲートとソースは高い抵抗と容量の直列だろうから、これによるゲート電流とドレイン電流でβが定義できる。このβはＢＪＴと違い数ｋＨｚから下がる。というより、それ以前ではＢＪＴと比べ物ぬならないほど大きい。そこから、ゲート容量のために急激に（２０ｄＢ／ｄｅｃで）下がっていく。このため、ＢＪＴと違いＩｎｃ／βははでに上がっていくのだろう。

　しかし、一般にはゲートインピーダンスの実部のせいだとされているのだが・・・

　　こうして測定されたＩｎｉは実際の電流ノイズ、つまりＩｎｂとは違ってくる。しかし、測定できるにはこのＩｎｉしかない。上の参考図３における電流ノイズもＩｎｉであると思われる。もしＩｎｂを測ろうとするならば、図10のＲｔの電圧を別のＡＭＰで測らなければならないが、そのＡＭＰのノイズが入ってきてしまう。このあたりのこともこの問題をいっそうむずかしくしている。