-к и„

между коллектором и выводом базы). Генератор тока = = S Un учитывает связь между коллекторным током и напряжением и„ на эмиттерном переходе; L, и - индуктивности выводов электродов; г' - стабилизирующее эмиттерное сопротивление.

Элементы эквивалентной схемы L, L, Lg, С^ , гё, г можно считать линейными, не зависящими от токов и напряжений (иначе говоря, от режима работы . транзистора); элементы Q, Гз, Ска и крутизна 5п нелинейны и их нужно задавать в виде параметров нелинейных функциональных зависимостей (рис. 10.3). Зависимости, изображенные на рис. 10.3, а, б, в, можно аппроксимироватьследующими соотношениями:

/ = /ое п/<1/Ро, , = /ое п'Фт; (10.2)

9, = /oe n V(copPo). где /о - тепловой ток коллектора при и„ = 0; Ро - статический коэффициент усиления по току транзистора для схемы с общим эмиттером (ОЭ); - температурный потенциал, равный 0,026 В при 300 К; 9э - заряд, накапливаемый емкостью С,; со,} - граничная частота коэффициента передачи транзистора по току в схеме с ОЭ. Значения г^у S и эквивалентной схемы можно найти из соотношений (10.2):

л, = а /а/ = РоФ,е- п/*т ;

Рис. 10.2. Эквивалентная схема транзистора

= dijdu, = /ое п/*Ф. = Ро/л.; Сз = dqjdu = /ое п'*г/(ф^о)зРо) = 1/(сорГ,).

(10.3>

Как и статические характеристики, рассматриваемые нелинейные зависимости можно аппроксимировать отрезками прямых (пунктир). При такой кусочно-линейной аппроксимации анализ работы транзисторных усилителей можно провести на основе эквивалентной схемы рис. 10.2,

полагая, что г.

Сэ, 5п постоянны при Ua > б. 3 ПрИ

25а

= Е'б они изменяются скачком, принимая значения = оо, Сэ = О, S == 0. Емкость С^а при аппроксимации считают линейной.

Кусочно-линейная аппроксимация может быть проведена по различным критериям. Часто за сопротивление Принимают его дифференциальное значение при коллекторном токе, равном его постоянной составляющей в рабочем .режиме транзистора = lo- В этом случае

г,-0,02бРо ко-

Значения Ро обычно приводят в паспорте транзистора. Следует заметить, что значения Ро имеют для транзисторов большой разброс, поэтому при расчетах обычно выбирают

Рис. Ю.З. Вольт-амперные (ВАХ) и вольт-кулоновые (ВКХ) характеристики нелинейных элементов эквивалентной схемы транзисторов:

а - ВАХ сопротивления 6 - ВКХ емкости С^. в - зависимость i от и^; г - ВКХ емкости С

некоторое среднее значение Частоту tog определяют, зная паспортное значение граничной частоты /гр-

Щ = 2л/гр/Рп.

По значению Ск = С^а + С^п, приводимому в паспорте, можно найти Ска и Скп, пользуясь приближенной зависимостью

С,а (0.25-0,5) С„.

Рекомендуется при нахождении параметров эквивалентной схемы сначала определить S , выраженную в А/В, по соотношению

S = 42,5/kx/(1+3,66-10- Q,

где t° - температура перехода в градусах Цельсия; / i - амплитуда первой гармоники коллекторного тока, А, а затем рассчитать л, по второму соотношению (10.3).

В зависимости от значения высокочастотного сигнала различают два режима работы ТУМ: при малом сигнале - режим класса А и при большом сигнале - режим с отсечкой коллекторного тока класса В или С. В малосигнальном режиме транзистор рассматривают как линейное устройство, параметры его эквивалентной схемы считают постоянными и равными их значениям в рабочей точке. В режиме большого сигнала при анализе учитывают нелинейные свойства транзистора, проявляющиеся в резком изменении состояний эмиттерного и коллекторного переходов. Так как промежуточные и выходные каскады радиопередающих устройств обычно работают в режиме большого сигнала, остановимся на анализе именно этого режима.

Анализ усложняется тем, что в общем случае и ток, и напряжение на входе гранзистора при работе с отсечкой имеют негармоническую форму. Это является следствием нелинейности характеристик транзистора и конечного внутреннего сопротивления источника колебаний, подаваемых на вход усилителя. В зависимости от соотношений между полными сопротивлениями источника возбуждения, цепи, находящейся между ним и транзистором, и входа транзистора на частоте сигнала различают два основных случая: при большом внутреннем сопротивлении /?; источника входной ток близок к синусоидальному (источник можно представить в виде эквивалентного генератора тока); при малом Ri входное напряжение приближается к синусоидальному (источник можно представить в виде эквивалентного генератора напряжения). В СВЧ-диапазоне входной ток за счет подавления высших гармоник тока индуктивностью входного электрода, а также индуктивностью цепи связи между источником колебаний и входом транзистора обычно является близким к синусоидальному.

Форма сигнала на выходных клеммах транзистора зависит от сопротивления нагрузки. Обычно считают, что нагрузка на выходных клеммах транзистора обладает фильтрующими свойствами, т. е. ее сопротивление току первой гармоники значительно превосходит сопротивление току высших гармоник. Это позволяет считать напряжение на выходных клеммах транзистора синусоидальным. Далее в СВЧ-диапазоне сопротивление оказывается большим, чем сопротивление емкости Cj на частоте основной гармо-