Generador de ruido Zener - Análisis de amplificador NPN BJT

Estoy interesado en crear un generador de ruido blanco de bajo voltaje por medio de un diodo zener, como se detalla aquí: Zener & BJT Noise Generator . Específicamente, quiero usar el circuito aquí, para minimizar el espacio de PCB y la cantidad de componentes: Generador de ruido Zener usando BJT.

Me gustaría reemplazar algunas de las piezas (D1 y Q1) elegidas por el autor original, ya que el artículo se escribió en 1990 y ahora hay piezas mejores o más pequeñas disponibles. Por lo tanto, me gustaría poder analizar el circuito, en lugar de simplemente adivinar los valores adecuados de los componentes.

Usaré el siguiente circuito para la discusión:

esquemático

simular este circuito : esquema creado con CircuitLab

VSS = 3,3 V y V_Zener = 2,0 V. Quiero saber la disipación de energía del BJT para determinar cuál es una opción adecuada (quiero usar un SMT BJT pequeño, no un 2N2222). Mantuve R1 y R2 con el mismo valor que el circuito original, simplemente por el bien del análisis.

Tengo entendido que el zener tiene polarización inversa y da como resultado un flujo de corriente inversa (que es ruidoso) que está determinado por el voltaje al que está polarizado inversamente, ¿es correcto? ¿Encuentro, por lo tanto, el flujo de corriente inversa (hacia la base del BJT) en la Fig. 4 de la hoja de datos ? Si este es el caso, ¿entonces el flujo de corriente a través del colector es = IBE * ganancia de BJT?

¿O el análisis comienza diciendo que el voltaje en V_Zener con respecto a tierra es V_zener (2,0 V) + VBE (0,6 V) = aproximadamente 2,6 V? Por lo tanto, el voltaje de estado estable (ignorando el ruido) en el nodo 'Ruido' se calcula mediante el divisor R1 / ((R2 + R_zener) en paralelo con R_Q1)? ¿No estoy seguro de dónde iría en el análisis después de esto?

Ha pasado mucho tiempo desde que hice este tipo de cosas, por lo que cualquier consejo sería muy útil.

Habiendo calculado ICE, ¿disipación de potencia en el BJT = V_collector * ICE?

¡Por favor, no llame Zener a una referencia de banda prohibida!
Creo que el circuito original recibe más ruido del LM386 que del LM336. LM386 es una pequeña bestia ruidosa. Observe que el espectro de ruido no se parece a la hoja de datos del LM336.
MMBT2222A es, AFAIK, el mismo transistor 2n2222 en un paquete SOT23.
¿Cuánta potencia de ruido quieres y qué tan pequeño quieres el circuito?
Muchas gracias @markrages y The Photon. Chris, estoy buscando suficiente ruido para poder amplificarlo con un amplificador operacional de una sola etapa para producir un ruido pico a pico de 0,5-1 V en el espectro de frecuencia de audio, digamos hasta 20 kHz.
De hecho, realmente no importa qué método se use, solo necesito una fuente de 0.5V pk-pk (ish) ruido blanco (ish), usando no más de un suministro de 5V si es posible. Me gustaría que fuera pequeño y usara la menor cantidad de componentes posible.

Respuestas (2)

La disipación de energía BJT es mínima: cualquier corriente que toma pasa a través de R2, que es de 15 kohmios. El suministro es de 3,3 V y si la mitad apareciera en el BJT (transferencia de potencia máxima), ¡se disiparían 182 uw!

La forma más fácil de imaginar la acción del BJT y D1 es considerar que el transistor no puede encenderse demasiado porque si lo hiciera, D1 no tendría suficiente voltaje para conducir la corriente a la base del BJT y encender el transistor. , suponga que la base está muy ligeramente polarizada hacia adelante a aproximadamente 0,4 V y, por lo tanto, D1 debe tener 2,4 V en su cátodo.

Y aquí es donde vas a tener problemas con el bajo voltaje de suministro....

En el ejemplo original, se ejecutó desde 9 V y podría suponer que el voltaje del colector sería de 2.4 V + (digamos) 2 V más alto (debido a la caída de voltaje R1). Con 4,4 V en el colector, puede calcular la corriente del colector ( 9 v − 4.4 v 15 k Ω = 307uA). Y a partir de esto, podría hacer una suposición razonable de que la corriente base es 30 veces menor 1 a 10uA. 10uA a través de una resistencia de 220kohm produce 2.2V a través de él y esto no está muy lejos de los 2V que asumí al poner mi dedo en el aire.

Pero, en el diseño de voltaje de suministro reducido, no hay espacio para asumir que el colector es 2V más alto; apenas puede asumir 0.5V y esto me hace pensar que la corriente base será más como 2uA con una corriente de colector de más como 60 uA. Estos 60uA dejarán caer 0.9V a través de la resistencia de 15k y claramente esto no figura porque solo dejaría 2.4V en el colector y no sería suficiente.

Por lo tanto, la corriente de base debe ser aún más pequeña y tengo dudas sobre el ruido que producirá, si lo hay, PERO buena suerte.

1 Bastantes BJT tienen una ganancia de corriente más pobre en corrientes de colector bastante pequeñas, por lo que suponiendo 30 para H F mi no es irrazonable.

Ahhh, hay un artículo muy interesante que encontré aquí, que sigue al artículo que generó esta pregunta: aquí . Muestra un circuito similar, pero es uno que encontré más fácil de analizar y también muestra el pensamiento detrás de la elección de los diferentes valores de los componentes.

También me ha hecho aprender qué es una referencia de banda prohibida...

Gracias a todos por su ayuda, muy apreciada.

circuito de bit aleatorio

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