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RÉSUMÉ
Le bruit de fond des composants électroniques revêt une importance fondamentale dans les techniques de mesure. Sa connaissance et sa mesure sont donc nécessaires, non seulement lors de l’utilisation des circuits mais aussi au moment de leur conception. Cet article présente le bruit de fond attaché aux principaux composants électroniques de base (résistances, capteurs, transistors MOS et bipolaire, circuits intégrés linéaires…). Sont ensuite exposés les différents modèles associés à ces composants, avant de s’intéresser à la conception à faible bruit et ses limites.
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Lire l’articleAuteur(s)
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Matteo VALENZA : Professeur à l’Université Montpellier II
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Fabien PASCAL : Professeur à l’Université Montpellier II
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Alain HOFFMANN : Professeur à l’Université Montpellier II
INTRODUCTION
Ce texte doit se lire à la suite du dossier Bruit de fond et mesures- Aspects théoriques. Quatre objectifs sont développés dans ces dossiers.
Le premier objectif fait l’objet du dossier Bruit de fond et mesures- Aspects théoriques.
Le deuxième objectif est de présenter le bruit de fond qui s’attache aux principaux composants électroniques de base, passifs et actifs : résistances et capteurs, différents types de transistors et circuits intégrés linéaires 1 ;
Le troisième objectif est de faire connaître les différentes méthodes de mesure du bruit de fond et la précision de mesure qui s’y attache (§ 2, § 3) ;
Enfin, le dernier but de ces dossiers, et non le moindre, est de bien faire comprendre au lecteur l’importance du bruit de fond dans les techniques de mesures, ainsi que l’importance de maîtriser sa connaissance dans les composants et les circuits utilisés ou choisis lors de la conception des circuits électroniques à faible bruit 4.
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3. Bruit de fond dans les simulateurs
Les simulateurs calculent le bruit ramené en entrée et en sortie d’un circuit. Le résultat dépend, non seulement de la localisation de la source de bruit dans le circuit (Bruit de fond et mesures- Aspects théoriques § 3.2 « Bruit d’un quadripôle »), mais également des paramètres introduits dans le modèle quantifiant les sources de bruit locales. Certains de ces paramètres quantifiant les niveaux de bruit ont des valeurs par défaut, l’utilisateur devra les ajuster à son composant. Actuellement, seules les sources de bruit blanc et de bruit en 1/f sont intégrées dans les modèles associés aux composants. De plus, la variation des niveaux de bruit en fonction de la tension appliquée sur les composants n’est pas forcément la même entre les différents modèles et, entre les différents simulateurs disponibles sur le marché. Il est donc important de maîtriser, à la fois le principe de calcul appliqué par le simulateur à un circuit et le bruit dans les composants. Ce dernier est dépendant des paramètres DC et AC implémentés.
3.1 Prise en compte du bruit à travers un circuit
Le bruit en sortie d’un circuit est la somme des différentes sources de bruit calculées à travers leur fonction de transfert. Le bruit ramené en entrée est calculé à partir de la fonction de transfert du circuit et du bruit total en sortie.
Par exemple, un simple pont diviseur permet de bien comprendre le principe.
Dans le schéma équivalent de bruit (figure 33), le générateur de fonction en entrée du circuit vin est remplacé par son impédance dynamique interne. Dans cet exemple, on prendra 0 Ω. Les sources de bruit étant décorrélées, le théorème de superposition permet de calculer simplement la tension de bruit en sortie du circuit eout :
![](figures/ul-r311niv10003/1/sl4211713-web.gif)
Ainsi, la densité spectrale en sortie du circuit est :
![](figures/ul-r311niv10003/1/sl4211714-web.gif)
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Bruit de fond dans les simulateurs
BIBLIOGRAPHIE
-
(1) - HOOGE (F.), KLEINPENNING (T.), VANDAMME (L.) - * - Repts. Progr. Phys., 44, p. 479 (1981).
-
(2) - VAN DER ZIEL (A.) - Noise in Solid-State Devices and Circuits - . John Wiley, New York (1986).
-
(3) - JARRIX (S.), DELSENY (C.), PASCAL (F.), LECOY (G.) - Noise correlation measurements in bipolar transistors Part 1 : Theoretical expressions and extracted current spectral densities - . J. Appl. Phys. 81(6), p. 2651-2657 (1997).
-
(4) - DELSENY (C.), PASCAL (F.), JARRIX (S.), LECOY (G.) - Noise correlation measurements in bipolar transistors Part 2 : Correlation between base and collector currents - . J. Appl. Phys., 81(6), p. 2658-2663 (1997).
-
(5) - PASCAL (F.), CHAY (C.), DEEN (M.J.), JARRIX (S.G.), DELSENY (C.), PÉNARIER (A.) - Comparison of low frequency noise in III-V and Si/SiGe HBTs - . IEE Proc. Circuits Devices Syst., 151, 2, p. 138-146 (2004).
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(6)...
DANS NOS BASES DOCUMENTAIRES
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Transistor MOS et sa technologie de fabrication
ANNEXES
(liste non exhaustive)
Synergie Concept, à Meylan http://www.synergie-concept.fr
HTDS, à Massy http://www.htds.fr
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