Проектирование радиоприемных устройств. Под ред. Сиверса А.П. 1976г

При расчете линейных схем транзистор можно представить в ви­ де активного линейного четырехполюсника (рис. 3.4), эквивалентная схема которого в системе У-параметров (параметров короткого замы- j кания) изображена на рис. 3.5. Из системы уравнений такого четы- J рехлолюсника П)

4

I

Прямая взаимная проводимость (крутизна) при короткозамкну­

Обратная взаимная проводимость при короткозамкнутом входе

112

У-параметрьг транзисторов, включенных по схемам с ОЭ, на частотах ниже 500 МГц можно рассчитать по формулам табл. 3.1, где

~ статический коэффициент усиления тока базы в схеме е общим эмиттером;

где /гр — предельная частота усиления тока в схеме с ОЭ;

113

fY 2i — граничная частота крутизны характеристики в схеме с ОЭ. Величина /гр может быть задана в паспортных данных транзистора или вычислена из соотношения

где | h2131 — модуль коэффициента усиления тока базы в схеме с ОЭ

постоянная времени цепи обратной связи; Ск — емкость коллектора. Коэффициент В = 1 для сплавных транзисторов, £ = 2—для сплав­ но-диффузионных и £ = 3 — для мезатранзисторов.

Обычно величины h2is, т„, Ск, frp (или h2lB на частоте f) приводятся в справочниках по транзисторам, а остальные параметры можно вы­ числить по формулам (3.8)—(3.14). В справочниках /г-параметры, как правило, указываются для тока коллектора /к = 5 мА. При то­

где /к измерен в миллиамперах.

Однако по табл. 3.1 и формулам (3.8)—(3.14) нельзя точно оп­ ределить У-параметры транзисторов, так как часть величин (на­ пример, /г21а) приводится в справочниках с большим разбросом, а для части величин (например, Ск, тк, /гр) указываются лишь наи­ большие и наименьшие значения. Иначе говоря, эти соотношения можно использовать лишь для ориентировочного выбора типов тран­ зисторов и проектных решений, для чего в приложении 3 приведены справочные данные по ряду транзисторов. Из табл. 3.1 видно, что из экономических соображений в приемниках желательно исполь­ зовать транзисторы, для которых у5 0,3, так как при больших значениях ys падает | У21э |, растут у11э и g22B, а также Сп и С22.

В формулах, приведенных в табл. 3.1, не учтены индуктивности выводов транзисторов L3, L6 и LK, влияние которых сказывается на частотах />0,3/гр и которые для типовых высокочастотных тран-

114

Ь„з,мСн

Рис. 3.6. У-параметры транзисторов ГТЗЗОД.

g

зисторов равны 1—1,5 нГ на миллиметр длины внешнего вывода. Индуктивная составляющая может резонировать с емкостями пере­ хода транзистора и вызывать дополнительные обратные связи, тем самым существенно влияя на параметры транзистора.

На частотах / < 0,ЗД р без ущерба для точности расчетов можно пренебречь индуктивностями выводов.

На частотах выше 0,5 ГГц расчет /-параметров по приведенным выше формулам не дает хорошего совпадения с экспериментом. Не­ посредственно измерить /-параметры (параметры короткого замы­ кания) практически невозможно из-за трудностей создания коротко­ замкнутых цепей. Более точные результаты расчетов получаются при использовании S-параметров (рассеяния), которые измеряются на рабочей частоте [2].

Зная /-параметры транзисторов в схеме с ОЭ, можно вычислить ^-параметры в схеме с ОБ и ОК по данным табл. 3.2.

Соотношения для /-параметров каскодных соединений пар тран­ зисторов приведены в табл. 3.3.

Точные значения /-параметров можно получить, измерив пара­ метры множества транзисторов и статистически обработав результа­ ты этих измерений. Часть таких данных приведена на рис. 3.6—3.9.

115

Активные проводимости и емкости транзисторов на любой часто*

а на частотах / << /у21 — по формулам

116

s

Рис. 3.7. У-параметры транзисто­ ров ГТ311Ж.

4

Рис. 3.8. У-параметры транзисто­ ров ГТ313А.

117

частотные /-параметры, найденные из графиков на рис. 3.6—3.9 для частоты/у, a [gfnakl Ц^ггэк', I/2iak» 1^иэк и I^22ak те же па­

раметры для частоты/2. Величины/у21 вычисляются тем точнее, чем ниже А и /2. Если fy2i для А и /2 получаются различными, то надо взять среднее значение.

Пример 3.1. Требуется рассчитать низкочастотные параметры транзистора ГТ 313А в схеме с ОЭ.

Исходные данные-, /-параметры, полученные из графиков на

2102л60-10в

С_ 1,4-10~3 (1+-0,83а)____ = б3 пф,

220 2л5010е (1-+-0,1762-0,83г)

fea = 1/(1 + 51-90-Ю-3) = 0,176.

119

Пример 3.2. Требуется рассчитать /-параметры транзистора

гб, £12э> Cm» Gia и С22э мало зависят от величины тока коллектора.

=90 мСм; [6.аэ] = 52 мСм.

Расчет

если они не даны в графиках.

При температурах ниже 50—60° С целесообразно применять гер­ маниевые транзисторы, при более высоких — кремниевые.

120

3.2.ПОЛЕВЫЕ ТРАНЗИСТОРЫ

1Полевые транзисторы содержат полупроводниковый канал п- или p-типа и электроды: исток (и), сток (с) и затвор (з). На сток по­ дается напряжение питания Пси, положительное относительно исто­ ка при «-канале и отрицательное при p-канале. На затвор на основе

р—«-перехода (рис. 3.10, а) подается отрицательное (—) относитель-

Рис. 3.10. Схематическое изображение полевых транзисторов.

но истока напряжение питания Изи при «-канале и положительное

(+) при p-канале. При изолированном затворе (рис. 3.10, б) подает­ ся положительное (4-) напряжение при «-канале и отрицательное (—) при р-канале.

Увеличение напряжения затвора на основе р — «-перехода от­ носительно истока уменьшает, ток стока /с, а увеличение напряже­ ния изолированного затвора увеличивает его. На сток и затвор по­ дается напряжение от общего источника питания Еа.

Рис. 3.11. Схемы питания полевых транзисторов.

Затвор на основе р — «-перехода питается через цепочку авто­ смещения (рис. 3.11, сг), изолированный затвор при индуцирован­ ном канале — через делитель (рис. 3.1.1, б), при встроенном канале он может работать при нулевом напряжении. Напряжения на элект­ родах выбирают так, чтобы рабочая точка находилась в пологой об­ ласти выходных (стоковых) характеристик lc(Uc) (рис. З.Г2). При этом стремятся избегать чрезмерного тока стока и напряжения пробоя.

121