СССР
Государственный стандарт от 01 января 1982 года № ГОСТ 18986.23-80

ГОСТ 18986.23-80 Стабилитроны полупроводниковые. Методы измерения спектральной плотности шума (с Изменением N 1)

Принят
Государственным комитетом СССР по стандартам
12 декабря 1980 года
    ГОСТ 18986.23-80
    Группа Э29
    МЕЖГОСУДАРСТВЕННЫЙ СТАНДАРТ
    СТАБИЛИТРОНЫ ПОЛУПРОВОДНИКОВЫЕ
    Методы измерения спектральной плотности шума
    Zener diodes. Methods for measuring spectral noise density
    Дата введения 1982-01-01
    Постановлением Государственного комитета СССР по стандартам от 12.12.80 N 5804 дата введения установлена 01.01.82
    Ограничение срока действия снято Постановлением Госстандарта от 30.08.91 N 1410
    ИЗДАНИЕ (август 2002 г.) с Изменением N 1, утвержденным в сентябре 1986 г. (ИУС 12-86).
    Настоящий стандарт распространяется на полупроводниковые стабилитроны и устанавливает два метода измерения спектральной плотности шума :
    - метод 1 применяют при измерении спектральной плотности шума стабилитронов с установленной полосой частот измерения в диапазоне 5 Гц - 30 МГц;
    - метод 2 применяют при измерении спектральной плотности шума прецизионных стабилитронов с установленной полосой частот измерения в диапазоне 0,01-5 Гц.
    Общие требования при измерениях должны соответствовать ГОСТ 18986.0-74 и требованиям, изложенным в соответствующих разделах настоящего стандарта.
    якорь
    1.МЕТОД 1
    1.1.Принцип и условия измерения
    1.1.1.Спектральную плотность шума определяют по результатам измерения среднеквадратического значения напряжения шума стабилитрона в установленной полосе частот.
    1.1.2.Измерения проводят на одной частоте при выполнении условия полосности фильтра
    , (1)
    где - верхняя граничная частота полосы пропускания вольтметра на уровне 0,7, Гц;
    - нижняя граничная частота полосы пропускания вольтметра на уровне 0,7, Гц.
    Если не выполняется условие 1, то измерение проводят в полосе частот.
    1.1.3.Условие измерения (температура) и электрический режим измерения (ток стабилизации и полоса частот) должны соответствовать установленным в стандартах или технических условиях на стабилитроны конкретных типов.
    1.2.Аппаратура
    1.2.1.Для измерения следует применять установку, электрическая структурная схема которой приведена на черт.1.

    - генератор постоянного тока; - измеряемый стабилитрон; - вольтметр для измерения среднеквадратического значения напряжения
    Черт.1
    Электрические параметры вольтметров для измерения среднеквадратического значения напряжения приведены в приложении 3.
    (Измененная редакция, Изм. N 1).
    1.2.2.Генератор постоянного тока должен обеспечивать установление тока с погрешностью в пределах ±5%.
    1.2.3.Реактивная составляющая полного входного сопротивления измерительной установки может быть компенсирована резонансным контуром.
    1.2.4.Спектральная плотность напряжения собственных шумов и электромагнитных помех измерительной установки не должна превышать значения измеряемой спектральной плотности шума стабилитрона.
    1.2.5.Для измерения собственных шумов установки стабилитрон заменяют цепью, состоящей из параллельно включенных резистора и конденсатора .
    Сопротивление резистора должно соответствовать соотношению
    , (2)
    где - дифференциальное сопротивление стабилитрона в режиме измерения спектральной плотности шума, установленное в стандартах или технических условиях на стабилитроны конкретных типов, Ом.
    Емкость конденсатора должна соответствовать условию
    , (3)
    где - общая емкость стабилитрона, установленная в стандартах или технических условиях на стабилитроны конкретных типов, Ф.
    Конденсатор не устанавливают при выполнении условия
    , (4)
    где - частота измерения, Гц ( при измерении в полосе частот).
    (Измененная редакция, Изм. N 1).
    1.2.6.Спад амплитудно-частотной характеристики вольтметра среднеквадратического значения должен быть не менее 12 дБ/окт.
    1.3.Подготовка и проведение измерений
    1.3.1.Измеряемый стабилитрон заменяют цепью, состоящей из параллельно включенных резистора и конденсатора , параметры которых приведены в п.1.2.5.
    1.3.2.Генератором постоянного тока устанавливают ток, равный номинальному току стабилизации.
    1.3.3.Измеряют напряжение собственных шумов и электромагнитных помех измерительной установки по истечении времени 4, где - постоянная времени вольтметра среднеквадратического значения.
    1.3.4.Цепь, состоящую из резистора и конденсатора , заменяют стабилитроном.
    1.3.5.Стабилитрон выдерживают в течение времени, указанного в стандартах или технических условиях на стабилитроны конкретных типов, но не менее чем 4.
    1.3.6.Измеряют напряжение шумов стабилитрона .
    1.4.Обработка результатов
    1.4.1.Спектральную плотность напряжения шумов стабилитрона определяют по формуле
    , (5)
    а при выполнении условия
    (6)
    по формуле
    , (7)
    где - ширина эффективной полосы шума измерительной установки, Гц;
    при выполнении условия
    . (8)
    Метод определения приведен в приложении 1.
    1.5.Показатели точности измерения
    1.5.1.Общая погрешность измерения спектральной плотности шума должна находиться в пределах ±20% с доверительной вероятностью 0,95.
    1.5.2.Общую погрешность измерения спектральной плотности шума определяют по формуле
    , (9)
    где - погрешность, учитывающая погрешность измерения вольтметра среднеквадратического значения, %.
    При определении спектральной плотности шума по формуле (5)
    , (10)
    где - погрешность измерения вольтметра среднеквадратического значения , %.
    При определении спектральной плотности шума по формуле (7)
    ; (11)
    - погрешность определения ширины эффективной полосы шума измерительной установки, %, определяется по методике, изложенной в приложении 1;
    - погрешность, учитывающая длительность времени измерения, %.
    При выполнении условия (6)
    . (12)
    При выполнении условия (8)
    ; (13)
    - погрешность неточности задания тока стабилизации, %.
    Для стабилитронов конкретного типа погрешность определяют с использованием зависимости , которая должна указываться в стандартах или технических условиях на стабилитроны конкретных типов, при отсутствии этой зависимости неточность задания тока должна быть в пределах ±1% ;
    - погрешность влияния входного сопротивления измерительной установки, %, определяемая по формулам:
    при выполнении условия
    , (14)
    , (15)
    где - входное сопротивление измерительной установки, Ом;
    - входная емкость измерительной установки, Ф.
    Если условие (14) не выполняется, то
    , (16)
    где
    ; (17)
    - частота измерения, Гц ( при измерении в полосе частот);
    - погрешность влияния собственных шумов и электромагнитных наводок измерительной установки, %.
    При определении спектральной плотности шума по формуле (5)
    0; (18)
    при определении спектральной плотности шума по формуле (7)
    ; (19)
    - погрешность, учитывающая коэффициент амплитуды вольтметра , %.
    Значение погрешности приведено на черт.2.

    Черт.2
    якорь
    2.МЕТОД 2
    2.1.Принцип и условия измерения
    2.1.1.Спектральную плотность шума определяют по результатам измерения мгновенных значений напряжения шума в установленной полосе частот и вычисления среднеквадратического значения.
    2.1.2.Условия и режим измерения - по п.1.1.3.
    2.2.Аппаратура
    2.2.1.Измерение следует проводить на установке, электрическая структурная схема которой приведена на черт.3.

    - генератор постоянного тока; - измеряемый стабилитрон; - термостат; - измеритель напряжения; - регистрирующее устройство
    Черт.3
    (Измененная редакция, Изм. N 1).
    2.2.2.Генератор постоянного тока должен обеспечивать ток с погрешностью в пределах ±1%.
    2.2.3.Полоса пропускания вольтметра на уровне 0,7 должна находиться в диапазоне частот измерения от до ( и указывают в стандартах или технических условиях на стабилитроны конкретных типов).
    2.2.4.Спад амплитудно-частотной характеристики вольтметра за пределами полосы пропускания должен быть не менее 12 дБ/окт.
    2.2.5.Интервалы времени между двумя последовательными измерениями мгновенных значений должны быть не более 1/6.
    2.2.6.Термостат должен обеспечивать поддержание температуры с погрешностью в пределах ±0,2 °С.
    2.3.Подготовка и проведение измерения
    2.3.1.Генератором постоянного тока устанавливают ток стабилизации .
    2.3.2.Стабилитрон выдерживают под током в термостатируемом объеме в течение времени, указанного в стандартах или технических условиях на стабилитроны конкретных типов.
    2.3.3.Измерителем напряжения измеряют напряжение шума стабилитрона :
    - при измерении на частоте - в течение времени, равного или более 4;
    - при измерении в полосе частот - в течение времени .
    Метод определения времени приведен в приложении 2.
    2.4.Обработка результатов
    Спектральную плотность шума вычисляют по формуле
    , (20)
    где - мгновенное значение напряжения стабилизации (при измерении вольтметром постоянного тока);
    - число измерений в серии.
    2.4.1.Размах напряжения шума определяют по формуле
    , (21)
    где - максимальное значение напряжения стабилизации за время измерения в указанном диапазоне частот, В;
    - минимальное значение напряжения стабилизации за время измерения в указанном диапазоне частот, В.
    2.5.Показатели точности измерения
    2.5.1.Общая погрешность измерения спектральной плотности шума в инфранизкочастотной области должна находиться в пределах ±30% с доверительной вероятностью 0,95.
    2.5.2.Общую погрешность измерения спектральной плотности напряжения шума в инфранизкочастотной области определяют по формуле
    , (22)
    где - погрешность измерения вольтметра , %;
    - погрешность изменения температуры в термостатируемом объеме, вычисляемая в процентах по формуле
    , (23)
    где - погрешность поддержания температуры в термостатируемом объеме , °С;
    - номинальное значение напряжения стабилизации измеряемого стабилитрона, В;
    - значение температурного коэффициента напряжения стабилизации, указанное в стандартах или технических условиях на стабилитроны конкретных типов, %/°С;
    - погрешность определения ширины эффективной полосы шума измерительной установки, %, определяемой по методу, изложенному в приложении 1;
    - погрешность длительности времени измерения, %, определяют по методу, указанному в приложении 2;
    - погрешность входного сопротивления измерителя , вычисляемая в процентах по формуле
    , (24)
    где - входное сопротивление измерителя напряжения , Ом;
    - входное сопротивление генератора , Ом;
    - погрешность влияния собственных шумов и электромагнитных помех измерительной установки, %.
    Погрешность определяют при замене стабилитрона в измерительной установке проволочным резистором с сопротивлением и измерением собственных шумов и электромагнитных помех измерительной установки;
    - относительная погрешность влияния коэффициента амплитуды вольтметра , %.
    Значения относительной погрешности приведены на черт.2, при 5; 0.
    2.5.3.Погрешность измерения размаха напряжения шума должна находиться в пределах ±30% с доверительной вероятностью 0,95.
    2.5.4.Общую относительную погрешность измерения размаха напряжения шума определяют по формуле
    .
    якорь