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Hallo Thomas (und die es sonst interessiert),

anläßlich des Threads von Matthes vor einigen Tagen hatten wir einige Gedanken zur Rausch-Schaltung ausgetauscht. Ich habe mich derweil etwas damit befaßt und einige Beobachtungen gemacht:

1) Die Messungen an einer "BE-Rauschdiode" sollten unbedingt mit einer Stromquelle erfolgen, sonst gilt "WMMM", da ja das Rauschsignal wiederum die Schwelle für den Einsatz des Avalanche-Durchbruchs beeinflußt. Ich habe einen LM334 genommen, so konnte ich von 0,1µA (außerhalb der Specs) bis 10mA messen.

2) Ich habe 9 verschiedene Si-NPN-Tranistoren gemessen (2N2222, 2N5836(HF), BC108, BC223, 2N2219, BC546, 3x C546). Die Rauscheigenschaften der BE-Diode streuten sehr stark, so dass mit diesen Messungen eine Zuordnung von Rauschen und Transistortyp nicht möglich war (z.B. extreme Streuungen innerhalb der Gruppe der 3 C546!).

3) Alle Transistoren zeigten ein Maximum der Rauschspannung zwischen 10µA und 100µA. Ab 100µA war oft ein drastischer Abfall der Rauschspannung zu beobachten, einhergehend mit einer Signaländerung von monophasischen Rauschen zum biphasischen Rauschen.

4) Hier z. B.: http://holdenc.altervista.org/avalanche/ findet man eine Schaltung, bei der die Rauschdiode zwischen Kollektor und Basis eines Transistors liegt. Die Funktion war mir zunächst nicht klar, da ich so eher eine Gegenkopplung und somit Dämpfung des Signals erwartet hätte. Das angehängte Bild mit den Oszillogrammen am Kollektor (CH1) und der Basis (CH2) des 2N4401 zeigt sehr schön, was passiert: In CH1 sieht man Spannungsanstiege, die auf den Aufbau einer Ladung hindeuten (Allerdings wäre hier überschlägig eine Kapazität im nF - Bereich wirksam, was unwahrscheinlich ist, ich vermute hier evtl. einen Meßfehler. Die Ankopplung des Oszis ist es nicht (kein Unterschied ob 1:1 oder 10:1 Tastkopf), der LM334 verursacht das ebenfalls nicht, ich habe ihn versuchsweise durch einen R ersetzt. Allerdings könnte die scheinbare Kapazität evtl. durch das ß des 2N4401 "erzeugt" werden, dann könnte es passen). Nach dem Spannungsanstieg erfolgt eine Entladung, die sich als Spannungsspitze in CH2 (Basis des 2N4401) zeigt. Evtl ist das der Avalanche-Effekt, aber da bin ich keinesfalls sicher. Auf jeden Fall sieht man, dass sich eine Spannung aufbaut und dann der Durchbruch erfolgt. Das erklärt auch, dass es zu keiner Dämpfung durch Gegenkopplung kommt. Allerdings stellt sich mir hier die Frage, ob diese recht typische Ladezeitkonstante nicht den Zufallscharakter des Rauschsignals in Frage stellt.

edit:
läßt man den 2N4401 weg, so ist der "Ladeffekt" stark reduziert, die hohen Frequenzanteile im Rauschen steigen enorm an. Allerdings dürfte das für NF unerheblich sein, da selbst mit dem "Schleich" so um die 500kHz erreicht werden.

Nachtrag:
betreibe ich die BE-Diode mit 1µA und werte die Kurvenform aus, kann ich daraus eine Kapazität von um die 100pF errechnen. Das scheint plausibel.Dementsprechend steigt der HF-Anteil des Rauschens mit zunehmenden Strom. Um 300µA sehe ich dann keinen Einfluß des Stromes auf den HF-Anteil mehr, aber da bin ich dann auch in der Gegend der Fo vom Oszi.








Grüße

Hartwig

» Hallo Thomas (und die es sonst interessiert),
»
» anläßlich des Threads von Matthes vor einigen Tagen hatten wir einige
» Gedanken zur Rausch-Schaltung ausgetauscht. Ich habe mich derweil etwas
» damit befaßt und einige Beobachtungen gemacht:
»
» 1) Die Messungen an einer "BE-Rauschdiode" sollten unbedingt mit einer
» Stromquelle erfolgen, sonst gilt "WMMM", da ja das Rauschsignal wiederum
» die Schwelle für den Einsatz des Avalanche-Durchbruchs beeinflußt. Ich habe
» einen LM334 genommen, so konnte ich von 0,1µA (außerhalb der Specs) bis
» 10mA messen.
»
» 2) Ich habe 9 verschiedene Si-NPN-Tranistoren gemessen (2N2222, 2N5836(HF),
» BC108, BC223, 2N2219, BC546, 3x C546). Die Rauscheigenschaften der BE-Diode
» streuten sehr stark, so dass mit diesen Messungen eine Zuordnung von
» Rauschen und Transistortyp nicht möglich war (z.B. extreme Streuungen
» innerhalb der Gruppe der 3 C546!).
»
» 3) Alle Transistoren zeigten ein Maximum der Rauschspannung zwischen 10µA
» und 100µA. Ab 100µA war oft ein drastischer Abfall der Rauschspannung zu
» beobachten, einhergehend mit einer Signaländerung von monophasischen
» Rauschen zum biphasischen Rauschen.
»
» 4) Hier z. B.: http://holdenc.altervista.org/avalanche/ findet man eine
» Schaltung, bei der die Rauschdiode zwischen Kollektor und Basis eines
» Transistors liegt. Die Funktion war mir zunächst nicht klar, da ich so eher
» eine Gegenkopplung und somit Dämpfung des Signals erwartet hätte. Das
» angehängte Bild mit den Oszillogrammen am Kollektor (CH1) und der Basis
» (CH2) des 2N4401 zeigt sehr schön, was passiert: In CH1 sieht man
» Spannungsanstiege, die auf den Aufbau einer Ladung hindeuten (Allerdings
» wäre hier überschlägig eine Kapazität im nF - Bereich wirksam, was
» unwahrscheinlich ist, ich vermute hier evtl. einen Meßfehler. Die
» Ankopplung des Oszis ist es nicht (kein Unterschied ob 1:1 oder 10:1
» Tastkopf), der LM334 verursacht das ebenfalls nicht, ich habe ihn
» versuchsweise durch einen R ersetzt. Allerdings könnte die scheinbare
» Kapazität evtl. durch das ß des 2N4401 "erzeugt" werden, dann könnte es
» passen). Nach dem Spannungsanstieg erfolgt eine Entladung, die sich als
» Spannungsspitze in CH2 (Basis des 2N4401) zeigt. Evtl ist das der
» Avalanche-Effekt, aber da bin ich keinesfalls sicher. Auf jeden Fall sieht
» man, dass sich eine Spannung aufbaut und dann der Durchbruch erfolgt. Das
» erklärt auch, dass es zu keiner Dämpfung durch Gegenkopplung kommt.
» Allerdings stellt sich mir hier die Frage, ob diese recht typische
» Ladezeitkonstante nicht den Zufallscharakter des Rauschsignals in Frage
» stellt.
»
» edit:
» läßt man den 2N4401 weg, so ist der "Ladeffekt" stark reduziert, die hohen
» Frequenzanteile im Rauschen steigen enorm an. Allerdings dürfte das für NF
» unerheblich sein, da selbst mit dem "Schleich" so um die 500kHz erreicht
» werden.
»
»
»
»
»
»
» Grüße
»
» Hartwig

Das ist ein Thema, das nicht jeden interessieren wird.

Der Avalanche-Durchbruch entsteht durch Stoßionisation.
Der bewirkt einen ungleichmäßigen Stromfluß.
Alle Dioden (auch die BE- und auch die CE Diode eines Transistors)
zeigen den Avalanche-Effekt.
Meist liegt die Durchbruchspannung sehr hoch (60 - 1000 V)
Nur die BE Diode hat ist so dotiert, das der Durchbruch ab ca 6 V einsetzt.
Und alle Z-Dioden mit geringer Z-Spannung
Bei der Kollektor-Basis-Diode ist die Durchbruchspannung viel höher > 60 V.
Die bestimmt die Spannungsfestigkeit von Transitoren.
Je höher die Durchbruchspannung umso eindeutiger der Avalanche-Effekt.
Das größte Rauschen ist zwischen 10 und 100 uA. Das habe ich auch festgestellt.

Bei der Schaltung versorgt die Konstantstromquelle nicht nur die Diode,
sondern auch den Transistor. Fließt über die Diode mehr Basisstrom,
so fließt auch mehr Kollektorstrom. Der zieht die Spannung herunter.
Der Transistor sollte unabhängig versorgt werden.

Hallo,

» Das ist ein Thema, das nicht jeden interessieren wird.

schon klar...
(das kommt hier aber öfter mal vor)
»

»
» Bei der Schaltung versorgt die Konstantstromquelle nicht nur die Diode,
» sondern auch den Transistor. Fließt über die Diode mehr Basisstrom,
» so fließt auch mehr Kollektorstrom. Der zieht die Spannung herunter.

Das störte mich grundsätzlich an der Schaltung, aber dafür funktioniert sie recht gut, zumindest auf den ersten Blick. Aber genau deswegen habe ich die Schaltung mal untersucht. Die mag für NF gehen.

» Der Transistor sollte unabhängig versorgt werden.

ja, das käme dann einem Verstärker (I/U Wandler?) gleich.

Hast Du eine Erklärung für die Kapazität, die da wohl eine Rolle spielt? Auch die macht sich bis 100-300µA bemerkbar. Ist das die Sperrschichtkapaziät der BE-Diode? Was macht die Sperrschicht, wenn der Durchbruch erfolgt? Bricht sie zusammen oder bleibt sie bestehen und wird gebrückt? (ich schätze, das eine Trennung der Ladungsträger wie in einer Sperrschicht parallel zum Strompfad erhalten bleibt. Das könnten dann die ~100pF sein. Steigt der Strom weiter, kommt es zu vielen parallelen Durchbrüchen, was den Einfluß der Sperrschicht weiter reduziert. Dadurch entfällt die Sperrschichtkapazität als Puffer - also gibt es mehr Hochfrequenzanteile aber weniger Amplitude (Das wäre mein erster Ansatz die Messungen zu erklären). Ich müßte die Messtechnik nochmal ändern, da ich denke, daß ich oberhalb der 100µA mehr HF habe, das aber nicht mehr erfassen kann.
Grüße
Hartwig

» Hallo,
»
» » Das ist ein Thema, das nicht jeden interessieren wird.
»
» schon klar...
» (das kommt hier aber öfter mal vor)
» »
»
» »
» » Bei der Schaltung versorgt die Konstantstromquelle nicht nur die Diode,
» » sondern auch den Transistor. Fließt über die Diode mehr Basisstrom,
» » so fließt auch mehr Kollektorstrom. Der zieht die Spannung herunter.
»
» Das störte mich grundsätzlich an der Schaltung, aber dafür funktioniert sie
» recht gut, zumindest auf den ersten Blick. Aber genau deswegen habe ich die
» Schaltung mal untersucht. Die mag für NF gehen.
»
» » Der Transistor sollte unabhängig versorgt werden.
»
» ja, das käme dann einem Verstärker (I/U Wandler?) gleich.
»
» Hast Du eine Erklärung für die Kapazität, die da wohl eine Rolle spielt?
» Auch die macht sich bis 100-300µA bemerkbar. Ist das die
» Sperrschichtkapaziät der BE-Diode? Was macht die Sperrschicht, wenn der
» Durchbruch erfolgt? Bricht sie zusammen oder bleibt sie bestehen und wird
» gebrückt? (ich schätze, das eine Trennung der Ladungsträger wie in einer
» Sperrschicht parallel zum Strompfad erhalten bleibt. Das könnten dann die
» ~100pF sein. Steigt der Strom weiter, kommt es zu vielen parallelen
» Durchbrüchen, was den Einfluß der Sperrschicht weiter reduziert. Dadurch
» entfällt die Sperrschichtkapazität als Puffer - also gibt es mehr
» Hochfrequenzanteile aber weniger Amplitude (Das wäre mein erster Ansatz die
» Messungen zu erklären). Ich müßte die Messtechnik nochmal ändern, da ich
» denke, daß ich oberhalb der 100µA mehr HF habe, das aber nicht mehr
» erfassen kann.
» Grüße
» Hartwig


» Was macht die Sperrschicht, wenn der
» Durchbruch erfolgt? Bricht sie zusammen oder bleibt sie bestehen und wird
» gebrückt?

Die Sperrschicht bleibt bestehen. Nicht wie beim Thyristor, wo die Sperrschicht
niederohmiger wird und die Spannung zusammenbricht.

So arbeitet jede Z-Diode. Sie wird oberhalb der Durchbruchspannung
(Z-Spannung) leitend, die Spannung bleibt aber bestehen und Strom beginnt zu fließen

» Hast Du eine Erklärung für die Kapazität, die da wohl eine Rolle spielt?

Die Sperrschicht bleibt. Sie wird aber stromdurchlässig.
Damit bleibt die Kapazität. Nur jetzt tritt ein Leckstrom auf.
Es ist keine reine Kapazität mehr.
Wie beim Elko. da fließt auch (immer) ein Leckstrom.

Prüf mal, ob die Gleichspannung am Kollektor gleich der Durchbruchspannung
der Diode ist.

» das käme dann einem Verstärker (I/U Wandler?) gleich.

das ist richtig. dann kann man den Diodenstrom aber exakt
und unabhängig vom Transistor messen.
Den Diodenstrom nicht mit einer Konstantstromquelle einstellen ( 10 uA ?)

Der nachgeschaltete Verstärker bleibt im konstanten Arbeitspunkt.

Wieviel Strom liefert die Konstantstromquelle ?

Hallo,
»
»
» » Was macht die Sperrschicht, wenn der
» » Durchbruch erfolgt? Bricht sie zusammen oder bleibt sie bestehen und wird
»
» » gebrückt?
»
» Die Sperrschicht bleibt bestehen. Nicht wie beim Thyristor, wo die
» Sperrschicht
» niederohmiger wird und die Spannung zusammenbricht.
»
» So arbeitet jede Z-Diode. Sie wird oberhalb der Durchbruchspannung
» (Z-Spannung) leitend, die Spannung bleibt aber bestehen und Strom beginnt
» zu fließen
»
» » Hast Du eine Erklärung für die Kapazität, die da wohl eine Rolle spielt?
»
» Die Sperrschicht bleibt. Sie wird aber stromdurchlässig.
» Damit bleibt die Kapazität. Nur jetzt tritt ein Leckstrom auf.
» Es ist keine reine Kapazität mehr.
» Wie beim Elko. da fließt auch (immer) ein Leckstrom.

Danke, das in etwa war ja auch meine Vorstellung.
»
» Prüf mal, ob die Gleichspannung am Kollektor gleich der Durchbruchspannung
» der Diode ist.

hab ich gemacht, gleich welcher Strom, da waren immer 0V (also KSQ zwischen +Ub und Emitter, Basis an Masse. )
»
» » das käme dann einem Verstärker (I/U Wandler?) gleich.
»
» das ist richtig. dann kann man den Diodenstrom aber exakt
» und unabhängig vom Transistor messen.
» Den Diodenstrom nicht mit einer Konstantstromquelle einstellen ( 10 uA ?)
»
» Der nachgeschaltete Verstärker bleibt im konstanten Arbeitspunkt.
»
» Wieviel Strom liefert die Konstantstromquelle ?

das ist, wie gesagt, ein LM334, auf dem Steckbrett umsteckbar (Jumper an Widerstandsreihe) von 0,1µA (real etwa 0,12µA) bis 10mA, immer auf 1 und 3.

Gerade im Bereich um 100µ beobachte ich auch oft einen Wechsel des Signals (also quasi der Hüllkurve) von monophasisch auf biphasisch oder umgekehrt. Als biphasisch bezeichne ich das Signal, wenn es symmetrisch zur AC-Nullinie zu sein scheint. Monophasisch ist das Signal, wenn die Hüllkurve einseitig deutlich abgeflacht erscheint, auf der Gegenseite eben größere Amplitudenunterschiede zu sehen sind. Es gibt Transistoren, bei denen dieser Wechsel nicht auftritt, bei anderen Typen kann er sogar 2x auftreten. Ab >/= 1mA war das Signal immer biphasisch. Das monophasische Signal konnte positiv oder negativ monophasisch sein. Stieg die Signalamplitude mit dem Strom, war es i.A. positiv monophasisch, fiel die Signalamplitude mit steigendem Strom ab, war das Signal negativ monophasisch. Das war für jeden Transistor reproduzierbar, aber bei identischen Typen sehr unterschiedlich.

Grüße

Hartwig

» » Wieviel Strom liefert die Konstantstromquelle ?
»
» das ist, wie gesagt, ein LM334, auf dem Steckbrett umsteckbar (Jumper an
» Widerstandsreihe) von 0,1µA (real etwa 0,12µA) bis 10mA, immer auf 1 und
» 3.
»
» Gerade im Bereich um 100µ beobachte ich auch oft einen Wechsel des Signals
» (also quasi der Hüllkurve) von monophasisch auf biphasisch oder umgekehrt.
» Als biphasisch bezeichne ich das Signal, wenn es symmetrisch zur
» AC-Nullinie zu sein scheint. Monophasisch ist das Signal, wenn die
» Hüllkurve einseitig deutlich abgeflacht erscheint, auf der Gegenseite eben
» größere Amplitudenunterschiede zu sehen sind. Es gibt Transistoren, bei
» denen dieser Wechsel nicht auftritt, bei anderen Typen kann er sogar 2x
» auftreten. Ab >/= 1mA war das Signal immer biphasisch. Das monophasische
» Signal konnte positiv oder negativ monophasisch sein. Stieg die
» Signalamplitude mit dem Strom, war es i.A. positiv monophasisch, fiel die
» Signalamplitude mit steigendem Strom ab, war das Signal negativ
» monophasisch. Das war für jeden Transistor reproduzierbar, aber bei
» identischen Typen sehr unterschiedlich.
»
» Grüße
»
» Hartwig

Zu der Schaltung habe ich mal eine Rechnung gemacht.
Als Stromverstärkung habe ich B=250 angenommen.
Der Innenwiderstand der Konstantstromquelle ist unendlich.
So ist der Zustand.

Rauscht vielleicht schon die Konstantstromquelle ?

Wie hast du den Diodenstrom gemessen ?

» » » Wieviel Strom liefert die Konstantstromquelle ?
» »
» » das ist, wie gesagt, ein LM334, auf dem Steckbrett umsteckbar (Jumper an
» » Widerstandsreihe) von 0,1µA (real etwa 0,12µA) bis 10mA, immer auf 1 und
» » 3.
» »
» » Gerade im Bereich um 100µ beobachte ich auch oft einen Wechsel des
» Signals
» » (also quasi der Hüllkurve) von monophasisch auf biphasisch oder
» umgekehrt.
» » Als biphasisch bezeichne ich das Signal, wenn es symmetrisch zur
» » AC-Nullinie zu sein scheint. Monophasisch ist das Signal, wenn die
» » Hüllkurve einseitig deutlich abgeflacht erscheint, auf der Gegenseite
» eben
» » größere Amplitudenunterschiede zu sehen sind. Es gibt Transistoren, bei
» » denen dieser Wechsel nicht auftritt, bei anderen Typen kann er sogar 2x
» » auftreten. Ab >/= 1mA war das Signal immer biphasisch. Das monophasische
» » Signal konnte positiv oder negativ monophasisch sein. Stieg die
» » Signalamplitude mit dem Strom, war es i.A. positiv monophasisch, fiel
» die
» » Signalamplitude mit steigendem Strom ab, war das Signal negativ
» » monophasisch. Das war für jeden Transistor reproduzierbar, aber bei
» » identischen Typen sehr unterschiedlich.
» »
» » Grüße
» »
» » Hartwig
»
» Zu der Schaltung habe ich mal eine Rechnung gemacht.
» Als Stromverstärkung habe ich B=250 angenommen.
» Der Innenwiderstand der Konstantstromquelle ist unendlich.
» So ist der Zustand.
»
» Rauscht vielleicht schon die Konstantstromquelle ?
»
» Wie hast du den Diodenstrom gemessen ?
»
»

Hallo,
Entschuldigung, ich habe das hier nicht ganz richtig beschrieben: die Schaltung mit dem 2N4401 läuft aus meiner Sicht richtig, meine Meßwerte entsprechen in etwa Deinen Angaben, lediglich die Stromverteilung habe ich nicht überprüft. Die Oszi-Bilder erklären das aber: betrachtet man CH1, so sieht man die Anstiegsflanken der einzelnen Ereignisse, sie entsprechen einer C-Aufladung mit KSQ. rechnet man nach, so ergibt sich eine Kapazität von einigen nF. Am Ende der Ladeflanke sieht man dann an der Basis plötzlich einen kräftigen Spannungsimpuls - der steuert die Basis an und es kommt zu einem Spannungseinbruch am Kollektor. D. H ich interpretiere das so, daß der Impuls aus der Diode bzw. einer dort gespeicherten Ladung kommt. Teilt man die zuvor ermittelte Kapazität durch die Verstärkung, kommt man auf eine Kapazität, die für eine Sperrschicht passen könnte (pF-Bereich). Diese Messungen habe ich nur bei 0,5mA gemacht, weder Transistoren noch Ströme wurden modifiziert.

Alle anderen Aussagen über die Rauschmaxima, Signalformen (biphasisch-uniphasisch), verschieden Ströme und Transistortypen beziehen sich auf die einfache Reihenschaltung der KSQ (LM334) und der BE-Strecke in Serie. D. h. für meine Fragen des letzten Postings war die Schaltung mit dem 2N4401 nicht relevant.

Vielen Dank trotzdem für die Erklärung!

Viele Grüße und einen schönen Abend

Hartwig

Hallo,

hochinteressantes Thema! Die gleichen Erfahrungen/Messungen habe ich beim Bau meiner Rauschquelle gemacht. Ich habe die BE-Strecke über 100k an die Versorgungsspannung gehangen und den Rauschabgriff 10x verstärkt (OpAmp) ans Oszi gehangen. Beim Hochdrehen der Betriebsspannung setzt das Rauschen bei ca. 6-8V ein, durchläuft dann eine Reihe unregelmäßiger Zustände, bis es dann ab ca. 10V bis 15V relativ gleich blieb.
Dabei habe ich auch Beobachtungen gemacht, dass das Rauschen, zwei vers. hohe Spitzenwerte hat (positiv/negativ), als auch abgeplatte Spannungsniveaus. Diese waren teilweise nur über einen Bereich von wenigen Hundert Millivolt vorhanden, bevor sie sich in mehrere aufsplitteten oder auch wieder verschwanden. Und alles war von Transistor zu Transistor unterschiedlich (selbst innerhalb eines Typs).

Mikee

» Hallo,
»
» hochinteressantes Thema! Die gleichen Erfahrungen/Messungen habe ich beim
» Bau meiner Rauschquelle gemacht. Ich habe die BE-Strecke über 100k an die
» Versorgungsspannung gehangen und den Rauschabgriff 10x verstärkt (OpAmp)
» ans Oszi gehangen. Beim Hochdrehen der Betriebsspannung setzt das Rauschen
» bei ca. 6-8V ein, durchläuft dann eine Reihe unregelmäßiger Zustände, bis
» es dann ab ca. 10V bis 15V relativ gleich blieb.
» Dabei habe ich auch Beobachtungen gemacht, dass das Rauschen, zwei vers.
» hohe Spitzenwerte hat (positiv/negativ), als auch abgeplatte
» Spannungsniveaus. Diese waren teilweise nur über einen Bereich von wenigen
» Hundert Millivolt vorhanden, bevor sie sich in mehrere aufsplitteten oder
» auch wieder verschwanden. Und alles war von Transistor zu Transistor
» unterschiedlich (selbst innerhalb eines Typs).
»
» Mikee

Aussagekräftiger ist die Strommessung durch die BE-Diodenstrecke.
Wenn der Avalanche-Durchbruch erreicht ist, dann setzt ein
lawinenartiger Stromfluss ein (im uA Bereich).
Der ist so ungleichmäßig, dass er an einem Widerstand als Rauschspannung
messbar wird.
Da gibt es Spitzen und Einbrüche. Das ist aber alles im uA-Breich
und temperaturabhängig.
Das stärkste Rauschen habe ich zwischen 10-100 uA festgestellt.
Ich messe das mit einem professionellen Kurzwellen-Empfänger.

siehe auch
https://de.wikipedia.org/wiki/Lawinendurchbruch

» » » » Wieviel Strom liefert die Konstantstromquelle ?
» » »
» » » das ist, wie gesagt, ein LM334, auf dem Steckbrett umsteckbar (Jumper
» an
» » » Widerstandsreihe) von 0,1µA (real etwa 0,12µA) bis 10mA, immer auf 1
» und
» » » 3.
» » »
» » » Gerade im Bereich um 100µ beobachte ich auch oft einen Wechsel des
» » Signals
» » » (also quasi der Hüllkurve) von monophasisch auf biphasisch oder
» » umgekehrt.
» » » Als biphasisch bezeichne ich das Signal, wenn es symmetrisch zur
» » » AC-Nullinie zu sein scheint. Monophasisch ist das Signal, wenn die
» » » Hüllkurve einseitig deutlich abgeflacht erscheint, auf der Gegenseite
» » eben
» » » größere Amplitudenunterschiede zu sehen sind. Es gibt Transistoren,
» bei
» » » denen dieser Wechsel nicht auftritt, bei anderen Typen kann er sogar
» 2x
» » » auftreten. Ab >/= 1mA war das Signal immer biphasisch. Das
» monophasische
» » » Signal konnte positiv oder negativ monophasisch sein. Stieg die
» » » Signalamplitude mit dem Strom, war es i.A. positiv monophasisch, fiel
» » die
» » » Signalamplitude mit steigendem Strom ab, war das Signal negativ
» » » monophasisch. Das war für jeden Transistor reproduzierbar, aber bei
» » » identischen Typen sehr unterschiedlich.
» » »
» » » Grüße
» » »
» » » Hartwig
» »
» » Zu der Schaltung habe ich mal eine Rechnung gemacht.
» » Als Stromverstärkung habe ich B=250 angenommen.
» » Der Innenwiderstand der Konstantstromquelle ist unendlich.
» » So ist der Zustand.
» »
» » Rauscht vielleicht schon die Konstantstromquelle ?
» »
» » Wie hast du den Diodenstrom gemessen ?
» »
» »
»
» Hallo,
» Entschuldigung, ich habe das hier nicht ganz richtig beschrieben: die
» Schaltung mit dem 2N4401 läuft aus meiner Sicht richtig, meine Meßwerte
» entsprechen in etwa Deinen Angaben, lediglich die Stromverteilung habe ich
» nicht überprüft. Die Oszi-Bilder erklären das aber: betrachtet man CH1, so
» sieht man die Anstiegsflanken der einzelnen Ereignisse, sie entsprechen
» einer C-Aufladung mit KSQ. rechnet man nach, so ergibt sich eine Kapazität
» von einigen nF. Am Ende der Ladeflanke sieht man dann an der Basis
» plötzlich einen kräftigen Spannungsimpuls - der steuert die Basis an und es
» kommt zu einem Spannungseinbruch am Kollektor. D. H ich interpretiere das
» so, daß der Impuls aus der Diode bzw. einer dort gespeicherten Ladung
» kommt. Teilt man die zuvor ermittelte Kapazität durch die Verstärkung,
» kommt man auf eine Kapazität, die für eine Sperrschicht passen könnte
» (pF-Bereich). Diese Messungen habe ich nur bei 0,5mA gemacht, weder
» Transistoren noch Ströme wurden modifiziert.
»
» Alle anderen Aussagen über die Rauschmaxima, Signalformen
» (biphasisch-uniphasisch), verschieden Ströme und Transistortypen beziehen
» sich auf die einfache Reihenschaltung der KSQ (LM334) und der BE-Strecke in
» Serie. D. h. für meine Fragen des letzten Postings war die Schaltung mit
» dem 2N4401 nicht relevant.
»
» Vielen Dank trotzdem für die Erklärung!
»
» Viele Grüße und einen schönen Abend
»
» Hartwig

Wie misst du den Diodenstrom ?
Mit der Schaltung habe ich Probleme ?
Der Diodenstrom = Basisstrom wirkt auf dem Kollektorstrom.
Der wiederum ist Teil des Gesamtstromes aus der Stromquelle.
Wie teilst sich da der Strom auf Diodenstrom-Kollektorstrom-Gesamtstrom ?

» »
» » Hallo,
» » Entschuldigung, ich habe das hier nicht ganz richtig beschrieben: die
» » Schaltung mit dem 2N4401 läuft aus meiner Sicht richtig, meine Meßwerte
» » entsprechen in etwa Deinen Angaben, lediglich die Stromverteilung habe
» ich
» » nicht überprüft. Die Oszi-Bilder erklären das aber: betrachtet man CH1,
» so
» » sieht man die Anstiegsflanken der einzelnen Ereignisse, sie entsprechen
» » einer C-Aufladung mit KSQ. rechnet man nach, so ergibt sich eine
» Kapazität
» » von einigen nF. Am Ende der Ladeflanke sieht man dann an der Basis
» » plötzlich einen kräftigen Spannungsimpuls - der steuert die Basis an und
» es
» » kommt zu einem Spannungseinbruch am Kollektor. D. H ich interpretiere
» das
» » so, daß der Impuls aus der Diode bzw. einer dort gespeicherten Ladung
» » kommt. Teilt man die zuvor ermittelte Kapazität durch die Verstärkung,
» » kommt man auf eine Kapazität, die für eine Sperrschicht passen könnte
» » (pF-Bereich). Diese Messungen habe ich nur bei 0,5mA gemacht, weder
» » Transistoren noch Ströme wurden modifiziert.
» »
» » Alle anderen Aussagen über die Rauschmaxima, Signalformen
» » (biphasisch-uniphasisch), verschieden Ströme und Transistortypen
» beziehen
» » sich auf die einfache Reihenschaltung der KSQ (LM334) und der BE-Strecke
» in
» » Serie. D. h. für meine Fragen des letzten Postings war die Schaltung mit
» » dem 2N4401 nicht relevant.
» »
» » Vielen Dank trotzdem für die Erklärung!
» »
» » Viele Grüße und einen schönen Abend
» »
» » Hartwig
»
» Wie misst du den Diodenstrom ?
den habe ich in der Schaltung mit dem 2N4401 nicht gemessen! diese Schaltung habe ich nur grob durchgemessen. Die Stromverteilung habe ich dabei nicht gemessen. Siehe meiner Erklärung oben dazu.
Alle anderen Messung erfolgten bei Reihenschaltung von KSQ und BE-Diode. Dort habe ich ein Meßgerät in Reihe mit der Diode (DVM Auflösung 10nA)

» Mit der Schaltung habe ich Probleme ?
» Der Diodenstrom = Basisstrom wirkt auf dem Kollektorstrom.
» Der wiederum ist Teil des Gesamtstromes aus der Stromquelle.
» Wie teilst sich da der Strom auf Diodenstrom-Kollektorstrom-Gesamtstrom ?

Hallo,

Genau das habe ich nicht gemessen. Nur ist durch das Verhalten der Diode (Ladungsspeicherung?) kein proportional-Lineares Verhalten, die Gegenkopplung beim "laden" der Diode ist erkennbar (Diodenkapaziät mit mit der Verstärkung multipliziert), bei der schlagartigen Entladung ist die Dämpfung durch die GK deutlich geringer. Daher dürfte die statische Betrachtung der Stromverteilung die Funktion der Schaltung nicht ausreichend erklären.

Aber wie gesagt, diese Schaltung mit der BE-Diode an der Basis des 2N4401 habe ich eigentlich "beiseite gelegt". Den 2N4401 getrennt zu versorgen (wie von Dir vorgeschlagen) bzw. die Rauschdiode an einen Verstärker mit Stromeingang zu legen, halte ich für die bessere Idee.

Grüße
Hartwig

Hallo,

Meine Messungen begann ich zunächst mit einem Vorwiderstand, wechselte dann aber schnell zu einer Konstantstromquelle (LM334), die ich von 0,1µA bis 10mA schrittweise ändern kann. Das ergab eindeutigere Meßergebnisee und einige zuvor beobachtete Effekte fielen weg.
Nach etlichen Meßreihen und deren Auswertung sieht es so aus:

1) irgendwo unter/um 1µA erreicht man den Durchbruch und das Rauschen setzt ein. Das kann durchaus auch bei sehr geringen Strömen sein, nur ist irgendwann die Messung schwierig.
2) zwischen 100µA und 300µA (etwa) findet man ein mehr oder weniger ausgeprägtes Rauschmaximum. Beim Durchlaufen dieses Max-Bereiches findet man entweder ein schwach- bis mittelmäßig ausgeprägtes Maximum, bei einigen Transistorexemplaren kann man einen kräftigen Umschlag vom max. positiv auf max. negativ beobachten (mit zuweilen extremen Werten), die Rückkehr zur "Mittellinie" erfolgt teilweise mit einem Überschwingen (statisch, nicht zeitlich), der Verlauf ist also etwa M-förmig.
3) Abhängig davon, ob der jeweilige Arbeitspunkt auf dem Anstieg oder Abfall der Kurve liegt (also bezogen auf ansteigenden Strom der Stromquelle), erscheint das Rauschen monophasisch positiv oder negativ.
4) bis in den Bereich um 300µA wird der Frequenzanteil im hohen Bereich von dem Strom der Stromquelle beeinflußt, bei höheren Strömen nimmt zwar die Amplitude wieder ab, aber der Einfluß durch die Stromquelle ist offenbar deutlich geringer.

Wenn ich wieder Zeit habe, werde ich mal Rauschspektren aufnehmen. Ich gehe zwar davon aus, das ich eine mher oder weniger ausgeprägte Abhängigkeit von den verschieden Arbeitspunkten finden werde.

Grüße

Hartwig