LNA 60dB D100

[Dragan100]

Uzeo sam si vremena da analiziram Iono LNA by Gerhard sa 10xADA4898-2 = 20x ulaznh opampa paralelno
Po DS ima opamp
-0,9nV/sqrt(Hz) ulaznog naponskog šuma
-2,4pA/sqrt(Hz) strujnog ulaznog šuma

20x paralelovanih opamp ulaza daju
-0,9nV/sqrt(20) = 200pV/sqrt(Hz) sa TOT opampa ulazni naponski šum, kratkospojenog ulaza
-2,4pA*sqrt(20) = 10,7pA/sqrt(Hz) ulazni strujni šum, ovaj je poreklom od BJT ulaza opampa i_in = sqrt {2qIc/hfe}

Kalibraciju je odradio sa 60R = 120R//120R, što daje skoro tačnih 1nV/sqrt(Hz) naponskog term Johnosons šuma
-na ulazu ima 1M//10K definiciju ulazne impedance = 9K9
-na ulaz preklopnikom {IN/GND/60R} stavlja 60R za referentni naponski šum,
koji sa ulaznom impedancom sad tvore 60R//9K9 = 59R64, što možemo pustiti i kao ~60R
-TOT pojačanje neka je odabrano 60dB
-strujni ulazni šum sa ulaznom impedancom daje dodatnih 60R*10,7pA=> 642pV/sqrt(Hz) naponskog šuma

Prirastak svih šumova na ulazu ima:

e_in = sqrt{ (e_60R)^2 + (e_in)^2 + (i_in*Im_in)^2 }
       = sqrt { (1nV)^2 + (0,2nV)^2 + (10,7pA*60)^2 }
       = 1,205nV/sqrt(Hz) @60R
Dopisao sam kod rezultante šuma i @60R, 
jer je to sad referenca u grafu za šum izvora od 1nV/sqrt(Hz) i impedance 60R!
Izvor šuma koji bi imao takodjer 1nV/sqrt(Hz) a impedancu manju od 0,1R (referentni napon sa opamp izlazom recimo!)
pokazao bi e_in_tot od 1,02nV/sqrt(Hz) @0R, znači cijelih 18,5% manji šum u grafu prijašnjeg merenja!

------------------------------------------------------------------------

Mi imamo na ulazu LNA D100 ZXTN2018 koji ima bazni i_b šum kao i svi drugi BJTji, 
zavisan od Ic kolektorske struje i pojačanja hfe
i_in = sqrt {2qIc/hfe}

hfe ima oko 200...300 @3...5mA Ic
Ic definišemo sa CCSom, kojeg smo stavili na 3,85mA, svaki BJT onda 1/2 manje ili ~1,93mA
tako da imamo strujni ulazni šum po modulu ranga 1,85...2pA/sqrt(Hz)
4 takva modula u paraleli daju nam i_in*sqrt(N) = 2pA*2 = 4pA/sqrt(Hz)

Kako stojimo sa pogreškom merenja term šuma @60R?
Im_in = 10K2 = 6K8 + 6K8//6K8
e_in = 185pV/sqrt(Hz) po simulaciji
i_in_tot = 4pA/sqrt(Hz)

e_in = sqrt{ (e_60R)^2 + (e_in)^2 + (i_in*Im_in)^2 }
       = sqrt { (1nV)^2 + (0,185nV)^2 + (4pA*60)^2 }
       = 1,045nV/sqrt(Hz) @60R, znači prikazuje nekih +4,5% pogreška zapravo
a prikazivao bi slično gornjemu LNA @Gerhard  e_in_tot od 1,02nV/sqrt(Hz) @0R, izvor šuma impedancije oko 0R

Znači treba uzeti u obzir i samu impedancu izvora u kalkulaciju sveukupnog prikazanog naponskog šuma!


Za tačnu kalibraciju 1nV/sqrt(Hz) trebali bi KALIBRATOR  odraditi sa ADA4898-1 (0,9nV/sqrt(Hz) kao buffer,
a na njegov ulaz postavimo 10R otpornik, što bi nam dalo:
10R daje ~0,4nV/sqrt(Hz)

e_kalib = sqrt{ (0,9nV)^2 + (0,185nV)^2 + (0,4nV)^2 } = 1,002nV/sqrt(Hz) @0R

izlazna impedanca opampa u NFBju (tu kao buffer) ima ispod 10mR izlazne impedance, pa je smatramo kao 0R