Etude et Modélisation de transistors bipolaires à hétérojonction SiGe. Application à la conception

Raoult Jérémy

Description

Annexes Annexe A Annexe A Calibrage des amplificateurs transimpédances Les transimpédances utilisés sont les EG&G Instruments 5182 de chez Perkin Elmer. Le calibrage de ces appareils consiste à regarder suivant les différents gains de conversion leurs performances en terme : - d’impédance d’entrée en fonction de la fréquence - de densités spectrales de bruit en courant à leur entrée. Ce calibrage nous permet de choisir le ou les gains de conversion satisfaisant à notre application. 1 Gains de conversion des transimpédances Nous avons voulu tout d’abord vérifier les données constructeurs concernant les gains de conversion des transimpédances. 910-810 A/V810-810 A/V Low Noise-710 A/V710-610 A/V610-510 A/V510410100 1000 10000 100000Fréquence (Hz)Figure A.1 : Mesure des gains de conversion d’un transimpédance Gain du transimpédance (A/V)Annexe A Ces mesures sont effectuées en faisant une injection en courant (du bruit blanc sur toute la bande d’étude) sur l’entrée du transimpédance. L’analyseur de spectre envoie ce bruit blanc et mesure le signal en sortie de cet amplificateur. La gain de conversion est facilement mesurable par affichage de la réponse fréquentielle du système (fonction de l’analyseur de spectre). Les données constructeurs sont bien vérifiées. La bande passante diminue lorsque le gain exprimé en V/A augmente. 2 Impédance d’entrée ...

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Extrait

Annexes

Annexe A

Annexe A Calibrage des amplificateurs transimpédances Les transimpédances utilisés sont les5182EG&G Instrumentsde chez Perkin Elmer. Le calibrage de ces appareils consiste à regarder suivant les différents gains de conversion leurs performances en terme:  d’impédanced’entrée en fonction de la fréquence  dedensités spectrales de bruit en courant à leur entrée. Ce calibrage nous permet de choisir le ou les gains de conversion satisfaisant à notre application. 1 Gainsde conversion des transimpédances Nous avons voulu tout d’abord vérifier les données constructeurs concernant les gains de conversion des transimpédances.

9 10

8 10

7 10

6 10

5 10

4 10 100

8 10 A/VLow Noise 7 10 A/V

6 10 A/V

5 10 A/V

1000 10000 Fréquence (Hz)

8 10 A/V

100000

Figure A.1: Mesure des gains de conversion d’un transimpédance

Annexe A

Ces mesures sont effectuées en faisant une injection en courant (du bruit blanc sur toute la bande d’étude) sur l’entrée du transimpédance. L’analyseur de spectre envoie ce bruit blanc et mesure le signal en sortie de cet amplificateur. La gain de conversion est facilement mesurable par affichage de la réponse fréquentielle du système (fonction de l’analyseur de spectre). Les données constructeurs sont bien vérifiées. La bande passante diminue lorsque le gain exprimé en V/A augmente. 2 Impédanced’entrée présentée par le transimpédance en fonction de la fréquence

100000

10000 8 G=10 V/ALow Noise 1000 8 G=10 V/A 100 7 G=10 V/A 10

6 1 G=10 V/A 0,1 5 G=10 V/A 0,01 10 1001000 10000 Fréquence (Hz)

100000

Figure A.2: Impédances d’entrée des transimpédances suivant les différents gains de conversion en fonction de la fréquence Nos mesures de bruit basse fréquence couvrent la bande [100 Hz100 kHz]. On peut voir que pour n’importe quel calibre de l’amplificateur, les impédances d’entrée ne sont plus considérées comme des courtscircuits principalement vers les hautes fréquences et pour les grands gains de 8 conversion (à G = 10A/V, Z T = 8000Ω).  3 Source de bruit en courant à l’entrée du transimpédance Le banc doit être capable de mesurer des niveaux de bruit en courant très faibles. Ainsi, la source de bruit en courant du principal appareil de mesure du banc doit être la plus petite possible puisqu’elle représente la plus petite quantité de bruit mesurable par le banc.

1E21 1E22 1E23 1E24 1E25 1E26 1E27 1E28 1E29 1E30 100

5 10 V/A

6 10 V/A

7 10 V/A 8 10 V/A

1000 10000 Fréquence (Hz)

8 10 V/A Low noise

100000

Annexe A

Figure A.3: Densités spectrales de bruit en courant à l’entrée du transimpédance suivant les différents gains de conversion Ces densités spectrales de bruit en courant sont mesurées en plaçant un circuit ouvert (bouchon) sur l’entrée du transimpédance. Plus le gain de conversion est grand, meilleur est le niveau de bruit en courant d’entrée du transimpédance. Conclusions concernant le calibrage de ces appareils : 8 8 Les gains de conversion élevés (G = 10V/A et G = 10V/A Low Noise) ne peuvent être utilisés en raison de la trop forte impédance d’entrée et la trop faible bande passante qu’ils procurent. 7 Le gain de conversion intermédiaire G = 10V/A est intéressant au niveau de la très faible source de bruit en courant présentée à l’entrée du transimpédance. En revanche son impédance d’entrée est trop grande aux hautes fréquences (à 100 KHz, Z T = 6000Ω). 5 6 Les deux derniers gains de conversion (G = 10V/A, G = 10V/A) conviennent pour notre 6 application en terme de bande passante, et d’impédance d’entrée. Néanmoins, le gain G = 10V/A est le plus souvent utilisé en raison de sa meilleure source de bruit en courant présentée à l’entrée du transimpédance. Le seul inconvénient de ce gain est son impédance d’entrée non négligeable à 100 5 kHz (environ 200Ω aulieu de 30Ω pourle gain 10V/A). Ce plus petit calibre doit être utilisé lorsque l’impédance d’entrée du transistor étudié est petite (pour des forts courants de polarisation sur la base).