4.2. Принципы построения транзисторных мшу

В классе транзисторных МШУ различают оптимальные усилители и усилители, построенные по схеме двустороннего согласования по сигналу. В оптимальных МШУ реализуется минимально возможный коэффициент шума для данного транзистора [20].

,

(4.5)

при сопротивлении источника сигнала, равном

,

(4.6)

где - шумовые сопротивление и проводимость транзистора, - корреляционная шумовая проводимость транзистора.

В МШУ с двусторонним согласованием по сигналу сопротивление источника сигнала отличается от оптимального . При этом наблюдается повышение коэффициента шума и он составляет

,

(4.7)

где - полная проводимость источника сигнала оптимального МШУ, - полная проводимость источника сигнала в МШУ с согласованием по сигналу.

Значения коэффициентов шума могут быть выражены через физические параметры транзистора.

Для биполярного транзистора, включенного по схеме с общим эмиттером, минимальный коэффициент шума определяется по следующему выражению [20]:

,

(4.8)

где , реализуемое при сопротивлении генератора.

,

(4.9)

где - коэффициент усиления по току, - предельная частота усиления.

Коэффициент шума биполярного транзистора при равен

,

(4.10)

где - обратный ток коллекторного перехода.

Известны аналогичные зависимости и для полевых транзисторов. В таблице 4.1 приведены расчетные шумовые параметры полевого транзистора 3П-326А-2 [19].

Таблица 4.1

Шумовые параметры транзистора 3П326А-2

f, ГГц	, Ом	, Ом
2	23,5	200	1,07	0,045
4	22	70	1,21	0,093
6	17,5	40	1,32	0,14
8	16	25	1,46	0,19
10	16	0	1,61	0,24
12	18	-10	1,78	0,30

В малошумящих усилителях СВЧ на биполярных транзисторах преимущественно используют схемы включения с общим эмиттером, поскольку они более устойчивы в широкой области частот по сравнению со схемой с общей базой при сравнимых значениях коэффициента шума. В усилителях на транзисторах с ОБ может быть получено значительно большее усиление, чем в схемах с ОЭ. Однако увеличение усиления связано с сужением полосы пропускания и уменьшением запаса устойчивости усиления. Кроме того, большие коэффициенты усиления могут быть реализованы лишь при больших сопротивлениях выходной нагрузки, а это затрудняет создание согласующих цепей, предназначенных для работы в диапазоне частот. Итак, в широкополосных усилителях целесообразно использовать транзисторы с ОЭ, а в узкополосных - с ОЭ и ОБ, причем транзисторы с ОБ позволяют получить значительно более узкие полосы пропускания.

МШУ на полевых транзисторах строится по схеме с общим истоком. При этом реализуется минимальный коэффициент шума и хорошая устойчивость усилителя.

Выбор режима работы транзистора в МШУ определяется требуемыми значениями коэффициента усиления и коэффициента шума. На рисунке 4.3 приведены зависимости коэффициента усиления и коэффициента шума: а) от величины тока для транзистора 2Т3124 (А-2) и б) от величины для транзистора 3П326А-2 [20].

Рис. 4.3. Зависимость коэффициента усиления и коэффициента шумаот режима работы транзистора по постоянному току.

Из представленных на рисунке 4.3 графических зависимостей видно, что при увеличении в биполярном транзисторе и в полевом транзисторе возрастает коэффициент усиления, но одновременно растет и коэффициент шума. Поэтому при разработке многокаскадного МШУ целесообразно в первом каскаде реализовать режим с малым коэффициентом шума, а в последующих - с большим коэффициентом усиления. Рекомендуемые значения токов для биполярного транзистора = 1-3 мА, для полевого транзистора = 5-10 мА.