B,em.erciempnts
En yréamhub à ce ruémaire nous remerciant A[aâ qui
ai& et nous a donnté yatience et courage âtramt ces fongues
tétudes,
En secand Éet+ twus tenotu à renarciar notre
Dr tsO'aJKgR,RO1lJU fayçaÇ enseignant à (unitersité {e .$e(,
nous avoir fail .yrofiter de ses cor*taissances sttr {e sujet, et nous ûrigées dns [a. réafrsation de ce trayail Stous tenons à ûti
twtre sincère recomtaissante ytrur ses eonseik et son aide Wécieuse et fui témoigner notre yrofon{e consi.ûrafion jour tintérêt maior qu'i[ a porté à n-otre trayait
Sfos vfs renærcit nents yont ensuite aux memhres [e jwy
tinterêt qui{s tnt ?ffté à notre recÂzrcÂe en acceptant t,
notre trayaif Enfu, contribué
notl e renlerci.ements s'a.tressent à tous ceux qui y,,
treyres et de foin à tétahoration de ce m.o{este trayai.f, ,4erci...
In4ss et
Déûrare
Je tréûe ce mo[este travaif à :
À m.es très cfrzrs yments qui ont toujours été ti
ma| et qui m'ont d.onné un ma6nifi4ue mo{efe {e hbeu [z yerséveranre et qui ont yeifiZ tout au tong {z mn m'ellcotrraqer, à me [omer îai[e et à me yrotéger. euz
hs gar{e et ks grotège.
Aux yersonrws 6ont j'ai 6izn aimi (a yréseru:e
joar, à mes seurs i,,li.fra{ Zineb et m.sn seuffrère lasser.
Àma cfuire ûinhne Annt
À m.es cfr.ères coginzs Imaræ et Zinz6.
Aux gersonr'æs qui m'ont toujows aidii et encouragé,
étaient toujours à mes côtés, et qui m'ont acc
ûrant m.on ckBnin îétuîq mes aimnhfts amis, térutre.
It4eftimek t
et
Dé{rcace
Je trétric ce m.odeste tranai.t:
À mzs cfiers yarents, que rut[k ûûr:ace ne lnisse exlrrimer mes sintères sentim.ents, gour bur soutie4 bur anwar, et feurs sariftres ârant mes étuîes. eae
ûzu bs gar[e et bs yrotege.
À m.a sæur et mzs frères.
À tous mes lmocÂes.
Àma 6fut8mz Inzss.
Àme.s atnizs sttrtoùt Zinz6, InanL et yarnina-
À tous mes cot[egues tétectroni4uz, unfuersité [e ]ijef
Jtrûnntiûn 2017.
tunnt
Sommairc
Sommaire Sommaire...
Liste des figures ... . ...
L5.2. Température de bruit équivalente... _... .._...13
I.(i. Mesure de facteur de bruit d,un 2-pons... .. ...14
1.7. Mesure et détermination des paramètres de bruit d,un 2-ports. . . . . . . . . _ . . . . . . _... ...Ij I.8' Conclusion ... ' ' ' -.' '..'-.'.'','''.'''.'''''',-.1Ô Chapitre lX Métho.les da calibratian d,rrne so,lrce .le brait micro4nde Ill Inhoductior.. . . . . . . . . .. . . . . . . . . . .. . . -. -.. . r 7 Ilil. Sources de bruit et étalon de bluit... ...-...1?
11.2.1. SourcÆs d€ bruit chaud/froid (thennique) ...12
ll.2.2.Lestubesàdéchargesdega2... ...18
Il.2.3.Soucedebmildiodeàvideàtempérahnelimitée...19
IL2.4.Sourcedebruitdiodeàsemi-conducteus...19
11.3. Mesure de bruit par la méthode y et le pdncipe de variation de fiÉquence...20
IL3.l Calcul des paramèhes de bruit selon la méthodey_factor...21
II.3.2. Principe de la mesuledubruitparvariationdeftquence...22
. Créationd,utrfacteurdeÉflexiotrdesoulcetroll_nul._...23
II-4- Calib.ation delasourcedebruitdesadaptée... ... ... . ...2J U.4.1. Calibratioû par la méthode de l,isolateur ...23
ll.4.2.Calibmtoûparajusteme4tduparanètreTb..._..._._...27
II.4.2.1. Paincipe et apFoximation de premier ordre... ... ... ... ... ...2g r le passage de F-,, R. etS"tàT., Tb,T"et e..._._...28
11.4.2.2. Procédue d,optimisation de la températule chaude... ... ...31
Il-5.Conclusion... ... . . . .. . . . . .. . .,,33
Chspitre lll: Ev.tlxation des méthode, de calibrulion il'une source de bruit micrc_onde I.1 . Introduction.. . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . _ . . . . .34
III.2 Éraluation des méthodes de calibration d'une source de bruit...34
vi
Ul.2.l. Procédue d,évaluatior de la méthode de calihatiotr par l,isolateur...34
- I1I.2.1.1. paranètrcs de système demeswe... ...36
ll1.2.2. prccédure d'évaluatiol de la métlode de calib&tiotr par l,atténuateur...3g III.2.2-1. paramèfres
de simulatior... ...39
_ IIl.3. Résultats des simulations...-... ...-...41
Référenc€s bibliographiques 49
vll
rrg. Ll
Fig. I.2 Fig. I.3 Fig. 1.4
rrg. t.J
Fig I.6
Fig.I.7
Fig. L 8
Fig. ll.l
Fig.II.2
Fig- II.3 Fig. ll,4
Fig. lL5
Fig. Il.6 Fig. lt.7 Fig. JI8
Fig. tr9
Liste des figures
DifféreDts Dles de sources de bruit eleqrique.
Spectre du bruit.
Forme d'onde rypique du bruit en créûeaux.
Circuits équivalents du l-port blÙyaût.
Circuit d'ur 2-pons.
Schéma equivalent d'un 2-pods bruyant. (a) Contdbution du 2-ports au bruit de sotie (b) Bruit é4uivale rameré à lenûée.
Mesùe du facteur de bruit d'rm circuit 2-port.
Schéna bloc dù sysême de mesure des paramètres du bruit d,rm 2-ports.
Source de bruit thermique (Chaud./Froid).
Source de bruit tube à décharge de gaz eû teçhrclogie guide d,onde.
Source de bruit diode à vide à t€mpéûture limitée.
Sou.çe de bruit dc diode à semi-conducteurs qDe ,,Agilent 3468,'.
Schéma bloc du systèm€ de mesure du bruit selon la méthode y et le priûcipe de la variation de fréqueûc€.
Schéma simplifié de la sourc€ de bruit désadapté€.
Banc de calibration des sources de bruit par la métlode de I'isolateur.
Effet on/ofl Variaton du module du facteur de réflexior de la soùce ent e ses deux états (a) sourc€ adaptée (b) sourc€ désadapté€.
Variatior d'ENR en fonctioq de la fréquence pour la sou.rc€ de bruit (a) soulce adaptée (b) souc€ désadapté.
Evolution en fonctiol1 de la fiéquerce du module du coefficient de
3 6 8
ll
I4
l9
20 20
2l
24
25
26
27
Fig. II.10 28
viii
J,isle des /igures transmission. itrverse Sl2des deux isolâteurs utilisés poù la calibration de la
sourc€ de bruit désadapte€.
Fig. ll.1l Evoluton en fonction (le h Aequence du coefficient de réflexion à la sonie 2g
de l'isolateu (a) P&H ( 1 -2cHz) et à la sortie de I'isolateur (b) DiTom (2- 3GHz).
Fig. n. 1 2 Banc dc caiibmtioa de la source de bruit désadaptée par la méthode de 28
l'atténùateur.
Fig. II. 1 3 Représeûtatiot d'un 2-ports bruyant en terme d,ondes de bruit .4, et ,, .. 29
Fig. ll.14 La va.riation de 1; à ,r constant et p, variable. (a) Vadation de S sLlI un cercle 30
(b) Variation de 4, en fonctioû de @".
Fig. II. I 5 Orgaaigranme du traitement numédque des mesùres de calibntion de la 32
source de bruit désadaptée.
Fig. lL l 6 Paramètrçs Sr r et Sz: de I'attâùateur (module) en fonction de la ûéquenc€. 33
Fig. 11.17 Paramètres St2 et,S2tde l'attûùateur (module) en fonction de la fréquence_ 34 Fig. ll. I 8 Paramèfie ? ;r, de I'atténuateur calculé à partfu de ses paûmètres S en 34
foûction de la ûequence.
Fig. lIL l Organigarnme de la plocédule d'évaluaton de la méthode de çalibration Dar 36
lSolateut_
- Fig. IIL2 Organigramme de la procédure d,évaluaton de la méthode de calibration par 38 f atténùateu.
Fig lll.3 Erreurs RMS sùr Txôn pour les isolateurs p&H et DITOM en lonction d€s 42
pammètres indépendants.
Fig lll.4 Eneurs RMS sur Txôi eD forrctor de la fiéquence dans le cas où les eûeurs 42
sont introduite sur tous les paramètres iûdépendants (?&H dg 1 à 2cliz et DITOMde2à3cHz).
Fig. III.5 Compamison des erreurs RMS srn Txon dâns le cas de l,utilisation 43
a
Liste des figures
Fig. IlI.6 Fig.IU.?
Fig. [I.8
d'un isola&u idéal ou Éel (a) p&H (b) DITOM.
Eneurs RMS sur la tqtrpâattre ryn apFochée et optimisée.
Ereu RM S sùr Txon€n fonction de la ûéquence poùr deùx valeurs.
Effet Or/Off (a) avec la méùode de l'isolateur O) avec la métlode de I'atténuatêur.
Eneur RMS sur T"on obterrue par les deux méùodes de calibration etr
fotrction de I'amplituds de l'erreur sur le çoeffci€nt de réflexior de la soulc€
désadaptée.
44 44 45
Fi& trI-9
Fig. Llo EIIeùIs RMS sur la température chaude dela solrlce désadaptée poùr les 41
deux méthodes.
46
AMP DiJT ENR LTL MMNS MNS NFA MST RMS RTS
Uste des abrévirtions Anplificsttur
DeYice Und€r Test Excess Noise Ratio l,ong Tratrçmission Line Msmatchd Nois€ Sourc€
Matched Npise Soulca Nois€ Figule A!âllz€r
Natioul InFtitute of StsÂdaxds and Teohologiee Root MeaûrSquare
Ratrdom Tçlçgraphic Signal
tl
Liste des symboles
Liste des symboles
4,, onde de bruit directe associe€ à la matrice de aansfelt.
8,, onde de bruit invene associé à la matric€ de transfert
BW bande de ût{uenc€.
AW, bande équivaleqte de bruit d'un 2_ports.
B* susceptanc€ optimale de soulc€.
F facteur de bmit.
ti facteur de bruit convetrtioûnel.
f; fdcreur de bruit ndnimum.
Fr facleur de bruit d'une cascade.
/ ftéquenc€.
G" gah en puissaûce utilisable.
G^n gair en puissance utilisable de la chaine DUT/récepterr.
G* cotrductaûçe optimale en bruit.
G" conductaoce dg source.
1 cour t déterministe ûave$ant la barièrc de poûentiel.
È constante de Boltznann.
a l anénuarioD de l'atténuareur
,r nomble de facteurs de dflexion/admittances dg Ia soû.ce.
M désigne un fadeur multiplicatif.
P puissance utilisable.
Pd, puissanc€ utilisabte du bruit thelmique.
P ^i puissance utilisable d,un signal à I'entrée du 2-pors.
P ^, pùissaûce utitisable d'ur signal à la sortie du 2-ports.
P" pùssancs Ùtilisable de bruit.
Poo puissance ùtilisable de bruit ûon thelmique.
q
R R,
s
puissturce utlisable du bruit eû entee.
pùissance utilisable du bruit en sortie.
chargc d'électron.
Résislance.
résistatrc€ é4uivalente de bruit.
facteur de réflexion de la source.
modulo de facteur de réfl€xion de la source.
densité spectmle de puissance de bruit.
densité spectmle du bruit à l eitrée du 2-potts.
densité speclrale du bruit à la sortie dÙ 2-polts.
facteul-de réllexior à la sonie du lo étagc.
factew de réflexion de la souc€ adaptée à l'état ,'or".
facteu de réflexion de la sourc€ adapteç à l'état ,,ofl,
frcteur de réflexiofl de la source désadaptée à l'état "@'.
facteur de réflexion de la soulce desadaptée à l'état ,'off'.
facteur de réflexion optimale en brùit.
facteur de réflexion de la sourc€ connectée à I'entrée du 2-ports.
rtraûice de réflexion ou dispersior.
élémeDts de la matrice de ré{lexioo ou dispersion.
désigne la tqnpératue de la Ésistance en (r(r.
temp&ature d'uûe soulc€ de bruit conventionnel.
lempératurc fictive du bruit d'un l-por1.
tempérahrc eqùivalelt du bruit d'un 2-ports.
tempéftfure d'ure sourc€ de bruit.
t€mpératurc equival€nt du bruit d'une cascade.
amplitude de la variation de la températuro de bruil
telnpérahrre çhaude de la sourçe.
; s;
s;,
s/
s"""
s""
s*
s"
(r) s,
T
't'ù
T*
T, 1, TT
LT.
T^
Td.
1,,
7," TI T,,ex
fr'u l{*
fi'*Wu,
Liste des qmboles teNnptufe chaude de la sourc€ inconnue à le sortie de Ia lime.
temptuatur€ toidÊ de la souce.
température physique ou ambianæ teûrpâature de bruit de la soulc€
admitlanc€ optimal€ etr bruit.
paramètre,s du bruit définis pa. Msys.
paramèb€s de la matice dg lransfed d,oûde.
mallice de traûsfert d'otrde.
admittarc€ optimale etr bluit.
admittarce de la solrlc€ connectée à l'@trée du 2-pqti
t€nsion aux bomes d'u[e résistarce.
factew y.
facteur/ adaptée.
facteu/ désadaptée.
imÉdance de rcrmalisatioû (50 O).
phasç de facteur de réflexiotr de la sourtg.
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INTRODUCTION GENERALE
{[o'-*";'
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Le bruit est wr effet indésirable qui affecte la perômance des circuits h)?erfréquences,
il réduit l'efficacité d'un sj,rstème à deteûer concctemcot ùn sigml. Ce bruit provient de plusiews souces: agitation l.hemique des électrons, IayonneNllent cosmique, autres appareils électroniques, €tc.
l€ concepteu de cùcuits h]?erfréquetrces doit êhe conscient du bruit ajouté par le système de mesurc de laçor à mesurer les propdétés du bruit des circùirs élecrdqùes. Le bruit est décdt par des paramètles de bruit qui sofi au rombrc d€ quafe poÙI les quadripôles la
Conmiesance de ces palamèlres permet de constauirg autour du composant, l,gnvrronnement permettant de minimiser le bmit qu'il ffansmet eo plus du signal.
l.a caracterisatio[ des sources de bruit d,un 2_pots par la méthode classique y_tâctor, d
le principe de variation de ûéquence requiert l,ùsage d'une source de bruit désadapté€ qui doit êûe soigneusement consûuile et calihé€. La méthode de l,isolateur et la méthode de Tb retrés9nteût les méthodes les plus commutrément utjlisées pour la calibratiotr des sourc€s de bruit désadaptées.
L'objective de ce havail est l'étude et l,évaluatior des méthodes de calibrahon d,ùq€
soù.ce de bruit mioo-orde. Ce mémoire est prssenté eq hois chapitres pdncipaux.
Drus le premier chapitrç, on expose en premier lieu les différents t,?es du bruit ext€rne
€t inteme qui affectent les circuits et les sysêmes élechoûiques. Or exposera par suite les difféf,eûts modèles bruyants des circuits l-port et 2-po.ts aiûsi que lçs grandeurs qùt le6 cnractéris€nt, à savoir: le facteur de bruit, la temp€rature de bruit et la forction de bruit $ri
relio les quatre pa&mètres de bruit. Le pdncipe de la mesule du facteur de bruit et des parâEètres du bruit est exposé à la fin de ce chapitre.
Iæ deuxième chapine est constitué d€ deux parties. Dans la prcmièrc partie, on présenteiâ les differents b/pes de soùrces et génémteù$ de bruit Utilisée dans les systèEes de mesules du bruit des circuits 2-ports lfuéaircs. On pÉsetrtera aussi daûs cette partie le principe de la méthode de mesure de bruit basee sur le princip,e de varialion de Aéquence. Ia seconde partie de ce chapitre sçra consacrée pour l'étude de la méthode de I'isolaûeur €t la méthode du l'attémateur ùtilisées poùr la calibration de la souce de brùit désadaptee.
l€ demier chapitre sera coNacré à la description de la procédure utilisée pour l'évaluation des dcux méthodes de calibÊtion de la soulce de bruit désadapiée, ain$ que la compararson de ces deux métiodes.
Chapitre I
Le bruit dans les circuits micro-ondes
Ll.lnaroductioD
la ffaûsmission d'ùtr signal eDtre rm émetteul et uu récçptew est l,objet de nombrcuses
perh[batioN de natures diverses. Unc importante catégorie d,entre elles sont regroupe€s soùs le oom de 'truil de forrd élect.ique', et constituent en génâal le principal paramètre limitatif dela qualité de la tiaisor [l].
En effet, dans toute mesure ou hansmissioD de signal, on observe des signaux d,orighes multiples (rayonne0ren! effet d'antenne, bruit des composants, etc_) qui se supeeosent à
I'iûformation recherchée. Ce bruit se traduit par l,apparition des signaux erraûqucs qui ge{rèrqt des tensions ou coumnts parasites et se rajourent au signal utile [2].
Lon de la conception des circuits élecûoniques, urc des difficultés rencontrées" e* dùe
au bruit. Le bruit dans Ies çoinposants élechoniqùes est engerdié par le ûouv@ent désordomé et spontané des charges électdques. Ces varjations aléatoires génè.e des fluctuations d€ tension et de courart. Elles doivent être prises en compte dès le début de la conceptiotr de c€rtaines fotrctjolls éle{honiques dont les canctûistiques etr bnrlt sont ôndaûentales.
Les p.emiers travaux sur le bruit dgs cirauits électriqu€s datent de 192g. JohnsoD mdl t
alols en évidence la relation enûe le mouvement Brownien des électrons et la tensiorr ou le couant de bruit aùx bomes d,uûe resistance. Depuis, de trornbrcuses etudes oft {cûtrjé
différents types de bruit provenant d,origines diverses.
Ce chapitÎe sera consaoé à la descrjption des notions de base du bruit micro-oûdes, les
difâents modèles bruyants des circuits I -port et 2_ports ainsi que les grandeurs qui les caractérisenl : lâcteur de bruit, tempérahue de bruit et la ôncdon de bruit qui relie les quatre pararnètres de bmit.
L2. Sources de bruit électriqu€ :
Dans les domaines de l'électronique, de nombreux phénomènes physiques entachent les signaux sur lesquels nous voulons effectuer un traitement [3]. Les orjgires du bruit électrique sont divqses. La figure Ll illù$re u'le classification non-exhaustive des differents tlTes de sou.ces de bmit électrique [2].
Ch.,pitrc L
le bruit dans les cirêuits thicro-ondcs
Les bruits naturels d'Qdgine cxtérieue
(Bmit cosmiques, orages)
Les bruits liés à l'actiyité hu[aiûc
d'odgitre extérieue Oroùillagg diaphonie)
Fig. L l : Differ€rts types de sourc€s de bruit électriaue.
Ainsi, les sowc€s de bruit électriqre peuveût être ctasséæs en deùx graades catégones : l€s souces de bruit extgmes et les sowces de bruit intemes.
LjLl. Les sourccs de bruit errernes
La sou.rc€ de bruit est localisee à l,extérieur du systèmo et agit sul celui_ci par ùfluÊnce
& peut encore distinguer deux odgines :
-Irs bmifs naturels d'origine exterieue, ûels que :
o les bruits câptés par lôyonnement électromagétique Oruit cosmique: le b!ùit d'origine cosmique est uo rayotrnenent qui est le résidrf reftoidi par l,€xpaûsior ou
( big bang ), du layolmemeft isoûope de I'univeff. Amo p€ozias et Robelt Mlsoû l'ort découvert en 1965, en mesuratrt pour le fond de ciel une densite spechàle ale
corps troir à 2,'l K. C,est le bruit planché de I'ens€mble des rayotrneûÊ s él€ctromagûétiqùes [4]. )
. les bruits provetrant des phénomèoes électrostatiques (orages).
- l,es bmits erdemes liés à l'actiùté humaine d,orighe extérieue ûels que :
Chapitre I le btuit dans
les cûc1dls mrcro-ondes
. le brouillage,
r la diaphonie dans les circuits de télécommuniaations (ce 0?e de bruit est causé par le couplage électromagnétique indésirable de l,fuergie d,un signal d,ûr circùit â l,autre).
o Ie ronflemenr [ié ar secteur 50,ry2.
L2.2. Les sources de bnlit internes
Ce q?e de sourc€s de bruit est d'origine inteme aux circuits électoniques et lié aux composatrts tels que : l€ trruit themique, le bruit de grenaille, le bruit de diffusioû et le bmit gt excès.
Les techniques utili$ant le b]indage, le filtrage, ja djshibution de masse. DenBettett de limiter f influence du bruit d,origile extérieure. Le bruit lié aux composants du cùcuit est toùoùrs prés€nt. Il consttue me limite fondam€ntare aux performances des circurts a des qystÈmes élecfforiques. Cependaff, le choix d,un maté.iau et d,une technologie appropnés pennet de le Éduire.
On s'intéresseE daûs ce qui va suivre aux bruits d,origine irteme.
L3. Les différentes sourcos de br.uit dans l.s composônb électrodiques
Il existe de variés types de bruits dats les composants utilisés en électroniqûe. Ces bruits soût issus du mouv€]nent aléatoire des charges. lls génèrent des coumnts et des tenstoûs pffôsites au signal utile. Ils ont lenrs camcréristiques propres tant dù point de .vue de leul gétrération que de leur comportement notarnm€nt en fonction de 1a téqueuce [2].
L3.1. Bruit thermique
L€ bruit themique, êgalerneût nommé bruit de Ésistance ou bruit de Johûson_Nyqui$
est le bruit généré par thtgitation thermique des porûeurs de charges, c,est-àdirc: à to|de te@ératue supérieu'e a' zéro absolu, les atomes coûstituant la matière d'un coDdtrctei'
voiert leurs électrons s'agiter de façon globalement désordonnée. Cos mouvem€nrs élertroniques génèreût de$ courants électriques aléatoires qui s,ajoutent au courant utle aaversa le cotrducteur. C'est uû bruit blanc, dont la puissance contenue dans uûe bande passamte donnee, est la mâne quelle que soit la ftéquenca considerée. Ce phenornère eroste indépendarnmeDt de toute tension appliquée. Le bmit thermique aux bomes d,une reststatrce est modélisé par la valeur qrad&tique moyenne de la tensior aux bomes de la résistance :
r' - lkT'RBW
D'où:
tll l
Chapitrc | le bru Jans les c,h:aits micro4ndcs
P : '- 4k = TBtl/R I Ml sl
È : est la constante de Boltzrnann, qui vaut t = 1,3g06 ,< 10-23 Joule.Kr
I i est la teltrpéfttrc absolue de la résistance exTrimée €n kelvins Lq
R : est la Ésistanc€ exprime€ en C BI4l : La bandeJassante considérce F/zl
La puissance utilisable associé à cette l:ensio! moyeme carr€ est donné par :
tl.2l
La largeur de bande Btl dép€nd du système et ûon pas de la source du bruit. DoDc il €st utile de définir utr paramètre qui depend uûiqueme de la souc€ de bruit. Ce pa&mètre est la demite spçctrale de pùissance utilisable :
s=l= kr twottr/a"l
L3l. Bruit de grenaille
Le courant éleltrique dû aux électrons fltis d,uûe cathode chaud€ dans rm tube à yide, ou encore les électrons qui haversert une bardàe de poteûtel dans ur s€mi-conducteùr, induis€nt l€ bûit de grenaille. Dans ces deux exemples, les élechons sont générés de naniàe
aléatoûe, entTlnant des fluctuations autour d ,ùn
courant moyen 1.
Iæ bruit de grsnaille est çonstitué de deux types: le bruit de Schoftky et le bruit d'awlanche [2].
L3J.1. Bntit Schottky
Ce bruit, encore appelé "shot noise',, esl ur bruit électroûique qùi peut eûe modéli$ par
rm processus de Poisson. Il est dû à la flùctuarion du couant lors de la taversée d,un9 barrià9 de potentiel (comme une jonction schottlry) par les élechons. on le retrouve donc da.'s tons les semi-conducteurs.
l,e nombre rnoyen y'y' de porteurs de chartge passé durant un idervalle de temDs ,^/ doûré
e$t tel que :
tLto [r.n]
Où 1désigne le courallt moy€n qùi parcourt le composant et q = l, 6x 10le [C] ta cbr.ge élémentairc. Ce bruit est un bruit blanc dotrt la densité sp€ctrale de puissance dol'€ld uniqùemetrt de Ia valeu moyenjre du coumnt bave$a le composant bruyant. Lg bruit dq tr.3l
le bruil dans les circuits micro-ondes Schottky e9t modélisé par une source de couant do deûsité spe€hale & domée dans te cas d'une jonct ion idéale par [4], [5];
S"'= 2ql
tr.5l L3.2.2. Bnrit d'âvalanche
Ce bruit a potÙ odgine les pbé[omènes d,avalanche dans les jonctions pN polarisées cn inverse où les porteurs peurr'eDt acquérir une éûergie suffisaDte pour creer alé{toirenent des pates élechon-trou par c(,llisions. Ce bruit, caractéistique de l,€fet Zqer, est toujoùrs associé à un courad de polarisation. Il est diffciloment prévisible et goeralemgût la densité E e{tale esl donne€ par la formule [4] :
S"= 2MqI1,
Ll.6J Où M désigre un facteur multiplicatif con-pds ent € I et 100 et 1, le courant determmi$e trav€rsad kL barrière de poteffiel.
Les densités spectrales itssociées aux bruits de greûaille et thermique sort cons@æs (du moins sur tout llntervalle de fréqueûces utilisées). On suppose que ces bru.ts sont
"t lancs".
L33. Bruit en excès
l,e bnit er excès est dû à des inhomog,inéites des porteurs et se distirgue par sa densité spectrdl€ de bmit qui décroit etr fonction de la ûeqtrerce, ce qui fait qu,il soit surtout présent aùx basses liéquences (fig. I.2). Le bruit etr excès est constitué de deux qpes : l€ bruit de sçiotjllator et le bruit etr cr.âteaux [2].
Fig 1.2 . Spectre du brurt
Chapitre I le bruil
d.tns les circuits micro-oltdes L3.3.1. Bruit de scintillation (bruit 1/f)
Egaleûent nonûé ,,flicker noise,,, ou de papillotemed, est rm phénomène basse ûqruence qù est gétrûalemenl renco[trée daûs les systèmes non-équilibré, à savoir ceux dans l€squels ur courant cotrtinu circule.
Ce bruit résulte de la coûtributio[ de difffuents processus aléatoires encore mal cornus.
Dalrs les circuits électriques, il €st gétrérajLement attribué aux phénotrrènes de généntlon_
rÊo,mbinaisoù de paires électrons-trous, les centres recombhants étart riés aux détâuts et à l'itrhomogénéité des matériaux et se situant rln surface des semi_conductews et aux rnterlâces entE les différe[tes couches.
L3-t 2, Bruit €n crénesur
Le bruit er qércaux est également ûonrné burst noise, ou bruit popcom, encore 4pelé RTli pour "Random Telegraphist Si$al',, il fagit essentiellement de ùéneaux de tensioo (ou de courant) dont I'amplitude s'étend de moins d,un microvolt à plusieurs centames d€
miçrcvolts. L'intervalle entre les qéneaux erlt de I'ordre de la milliseconde. Il est en g&rérâl bealrcoup plus important que les autres types de bruit (fig. L3). On le rencontre dans beaucoup de {pmposants s€mi-conducteu (amplificat$u$ opératiormels, diode z,éner, transistor, etc).
L€ t,ruit eû créneaux, dans un amplificateur aùdio, Foduit des ,,pops,, çri lui ont valu le aom
de bruit popcom. L'appalition de ces ',pops', est aléatoùe : ils peuve.t se manif€ster Dlusie.'s fois par seconde puis disparaitre peûdant plus ieuÎs minutes.
Les odgiûes de ce bruit ne soft paô actuelleme$ çomues, mais il semble qu,çll€s soi€ût liées à des imperfections dans les semi-conducteu$ et à l,implant d,ions lourds. L€s condlitions les phls favorables à I'apparitioll (le c€ bruit senblent être de basses tempeËrùes et la prés€ûc€ de Ésistances de forte valeur.
la plus grande partie du spectre de ce bruit se situe dans Ie domaine des ftéoù€nces audibles (de quelques cantaines de Hz à quelqûes dizâires de KHz) t2l.
