3.4 Выбор полупроводниковых приборов для радиотракта

Радиотракт современного приемника может быть построен с применением дискретных полупроводниковых приборов: биполярных транзисторов (БТ), полевых транзисторов (ПТ), диодов и прочих, а также гибридных и полупроводниковых интегральных микросхем (ИМС) различной степени интеграции.

В учебных целях для лучшего понимания принципов и методик инженерных расчетов настоящая методика излагается применительно к дискретным приборам.

Применение ИМС при проектировании РПрУ будет рассмотрено в части 3 Методических указаний.

Преимущества использования БТ:

• обладают хорошими усилительными свойствами при относительно малых токах покоя и напряжениях питания Е_К ≥ 1 ÷ 1,5 В;

• позволяют построить радиотракт приемника с минимальным количеством каскадов (транзисторов) и потреблением энергии от источника питания;

• имеют, как правило, меньшую стоимость по сравнению с ПТ.

Перечисленные преимущества наиболее очевидны в портативных (носимых) РП с батарейным питанием.

Преимущества использования ПТ по сравнению с БТ:

• имеют большое входное сопротивление и позволяют реализовать большую эквивалентную добротность контуров и избирательность радиотракта за счет малого шунтирования;

• обладают более высокой линейностью усиления и преобразования частоты, при этом обеспечивают больший динамический диапазон и реальную избирательность РП, что наиболее важно для насыщенного станциями диапазона КВ;

• применение ПТ в гетеродине может способствовать повышению его стабильности.

Однако, ПТ, как правило, имеют большие токи покоя, требуют более высоких напряжений питания.

ПТ целесообразно использовать во входных каскадах радиотракта приемников высокого класса с более жесткими требованиями по реальной избирательности.

3.4.1 Критерии выбора

При выборе желательно ограничиться одним – двумя типами транзисторов для унификации. Например, для радиотракта приемника с диапазоном КВ или УКВ целесообразно выбирать два типа транзисторов:

• один, более высокочастотный БТ или ПТ – для УРЧ, смесителя, гетеродина;

• второй, менее высокочастотный БТ – для тракта ПЧ.

Желательно, чтобы справочные данные на выбираемые типы элементов содержали все параметры, необходимые для последующих расчетов, в том числе для расчета у–параметров.

Выбор производится по следующим критериям:

• f < 0,1f_т для БТ, f < 0,1f_max для ПТ, (16)

где f – максимальная рабочая частота в составе радиотракта, если транзистор предполагается использовать только в тракте ПЧ, то f = f_пр;

f_т – граничная частота коэффициента передачи тока в схеме ОЭ по справочнику;

f_max – максимальная (предельная) частота ПТ по справочнику;

• для БТ лучше использовать более жесткий критерий

f ≤ 0,3 f _Y21Э (f_S), (17)

где f _Y21Э (f_S) – граничная частота по крутизне, на которой модуль крутизны Y₂₁ или S падает в раз. При этом можно считать, что у–параметры не зависят от частоты;

• запас по f_т (f_max) должен быть разумным из соображений стоимости, как правило, не более 100 раз;

• предпочтение нужно отдавать ПТ с большей крутизной S и меньшей емкостью затвор – исток С_зи и БТ с меньшей емкостью коллекторного перехода С_к для получения большего устойчивого усиления на один каскад;

• следует выбирать тип БТ с большим коэффициентом передачи тока в схеме ОЭ h_21Э для получения большего входного сопротивления каскадов радиотракта;

• транзисторы, выбираемые для входных каскадов, должны иметь нормированный коэффициент шума.