Area disciplinare: Misure elettriche ed elettroniche

Caratterizzazione e modellistica degli effetti non lineari di conversione a microonde del rumore di bassa frequenza

L’attività sperimentale orientata all’identificazione di modelli circuitali di rumore per dispositivi elettronici fornisce, tradizionalmente, un insieme di generatori equivalenti di tensione e/o di corrente che perturbano, attraverso eccitazioni aleatorie di piccola ampiezza, il funzionamento altrimenti deterministico del dispositivo. Tali sorgenti di rumore, ottenute a partire da misure in regime di funzionamento di piccoli segnali al variare del bias, sono controllate attraverso leggi che sono intrinsecamente funzione dei soli valori di polarizzazione a cui il componente è soggetto e, pertanto, non sono a rigore adatte ad essere utilizzate in analisi in cui il regime elettrico del circuito nel quale il dispositivo è inserito sia fortemente non lineare. Poiché vi sono importanti applicazioni non lineari (ad esempio i circuiti oscillatori utilizzati nella strumentazione per la generazione di forme d’onda di riferimento con elevata purezza spettrale e basso rumore di fase, oppure nei moderni sistemi di telecomunicazioni operanti a microonde, o ancora le sorgenti di segnali di sincronismo a basso jitter nei sistemi digitali o nella strumentazione a campionamento) per le quali gli effetti di conversione del rumore di bassa frequenza (rumore flicker, rumore di generazione-ricombinazione o G-R, ecc.) necessitano di una accurata caratterizzazione, è stato sviluppato un approccio al problema di tipo intrinsecamente non lineare. Questo ha portato all’identificazione di un modello di rumore (CCNN: Charge-Controlled Non-linear Noise model) costituito da sorgenti circuitali equivalenti coerenti con l’utilizzo a cui sono destinate (analisi dinamiche non lineari), caratterizzate da leggi di modulazione rispetto al regime di grande segnale applicato al dispositivo del tutto univoche, in quanto controllate (non linearmente) dal valore istantaneo delle grandezze elettriche alle porte del componente. Questa caratteristica le rende molto più adatte, rispetto ai generatori dipendenti dal solo bias utilizzati nei modelli tradizionali, ad essere impiegate in analisi circuitali non lineari atte alla predizione dei fenomeni di conversione a RF del rumore di bassa frequenza. Le procedure tradizionali di misura delle correnti di rumore di cortocircuito del dispositivo in regime lineare sono ancora la base di partenza per la caratterizzazione del modello attorno al quale è imperniata l’attività di ricerca, ma esse devono essere affiancate da tecniche sperimentali complementari, che impongano al dispositivo un regime di eccitazione ad alta frequenza (meglio se anche a grande segnale), più simile cioè a quello nel quale esso si troverà ad operare nel contesto della sua applicazione. Banchi di misura non convenzionali di questo tipo forniscono i dati empirici necessari per arrivare all’estrazione completa dei parametri di modello attraverso opportune procedure analitiche sviluppate nel presente contesto.

Pubblicazioni