Расчет параметров транзисторов на высоких частотах

В нормативно-технической документации обычно приводятся h-парамет-ры транзисторов при включении с ОЭ или ОБ, измеренные на низких частотах (270 или 1000 Гц) при определенном токе коллектора, а также емкость коллекторного перехода С^, граничная частота передачи тока при включении с ОЭ /рр (или предельная частота передачи тока при включении с ОБ ,2ib) постоянная времени цепи обратной связи т, (или сопротивление базы на высокой частоте rg). При расчетах различных каскадов на транзисторах чаще всего используются У^-параметры. Ниже приводится методика ориентировочного расчета У-параметров транзисторов на частотах циже 500 МГц. Более точные значения К-параметров можно получить, измерив параметры множества транзисторов и статистически обработав результаты этих измерений. Полученные таким образом зависимости параметров некоторых транзисторов от частоты и тока коллектора приведены в [83]. На частотах выше 500 МГц более точные результаты расчетов каскадов на транзисторах получаются при использовании 5-параметров (рассеяния), измеренных на заданной частоте.

При включении транзистора с ОЭ У-параметры можно определить по формулам

YiiB = §21э + /21Э = КхэИ + f2э) иб С + 4) -

-/213V(1+ 213)i,b(1+v); ПЭ = §11Э + /*11Э= (1 +21Э%5)/21Э',1Б О + V) +

22Э = g223 + /*22Э = KslUb (1 + 4) +

+ / [2я/Ск + 2я/тк/А„Б (1 + V5)l;

У\2Э = gl23 + /*12Э = -2Я/Тк (А21Э^гр - s)/213116 d + V) -- / [2я/С 2я/Тк (1 + A213VrpVs)/2!3uB (1 + Vs)l.

где / - частота; vp = /р; 8 = f/fs = fh/frpnh-

Модули У-параметров при включении с ОЭ определяются по формулам

I -,13 1 = V(l+213Vrp)/(l + Vs)/ft21buB;

1 У,2э I 2я/С^; I У21Э I = А21з/(1 + Л213) пБ 1 + 4; 1223 1~2я/Ск (1+3/1),

где коэффициент = 1 для сплавных транзисторов; 1 = 2 - для сплавно-диффузионных и I = 3 - для мёзатранзисторов.

Если значение /р не задано, его можно определить по формуле

/гр /h2lB (1+/1213)/ 213-

>де /л21 Б - предельная частота передачи тока при включении с ОБ. Значение rg можно определить по формуле

а значение Aji5 - по формуле

Л|,в <26 э+Г5/А2,э,

где /3-ток эмиттера в миллиамперах.

Входную, выходную и проходную емкости транзистора можно вычислить по формулам С э=6,]э/2я/; С^ = bftnf; С^ blinf, соответственно.

При расчете необходимо учитывать, что А-параметры зависят от тока коллектора. Так, прямо пропорционален, а A[,g - обратно пропорционален току коллектора.

Если режим работы транзистора отличается от режима измерения А-параметров, необходимо определить значения Ajia и Ацб для выбранного тока коллектора.

Для вычисления К-параметров при включении транзистора с ОБ можно воспользоваться формулами:

21Б ~ ~ (21Э + 22Э)> 22Б = 22Э'

а при каскодном соединении ОЭ-ОБ - формулами:

и = ПЭ- 13 = 12Э^22э/21э! 21 = 213! 33 = ~~12Э-

Выбор количества каскадов усиления

Если задана чувствительность с учетом внешних помех, целесообразно вначале предположить, что первым каскадом после входного устройства будет преобразователь частоты на транзисторах, и рассчитать коэффициент шума приемника (см. п. 1.4), используя данные табл. 2.4. В этой таблице Ul-f и lUyiQ-коэффициенты шума транзистора и ИС соответственно; Kji, 12 и 22 - прямая, обратная и выходная проводимости транзистора (в преобразователях частоты для промежуточной частоты); 4 - относительная Шумовая температура полупроводникового диодного смесителя; /С^р и Л'ву - коэффициенты передачи мощности преобразователя частоты и входного устройства соответственно; а - отношение выбранного и оптимального значений коэффициента связи между антенной цепью и входным контуром приемника (для приемников с ненастроенной антенной можно принять о = 0,5, с настроенной антенной - а = 1); S - крутизна проходной характеристики; Cq3 и Cqj - емкости сток - затвор и сток - исток соответственно.

Далее целесообразно проверить выполнение условия

Л^> 5(4ЙГ ШГд). . (2.6)

Если это условие выполняется, т. е. внешние помехи значительно больше собственных шумов, первым каскадом приемника после входного устройства может быть преобразователь частоты со смесителем я гетеродином на транзисторах. При этом требования в отношении чувствительности могут быть

Таблица 2.4. Предельные характеристики первых каскадов приемников

Примечание. Меньшие значения коэффициента шума н большие значения коэффициента усиления соответствуют минимальным рабочим частотам.

выполнены, а чувствительность приемника будет ограничена внешними помехами и равяа по наприжению на входе для внешней антенны

или по напряженности поля для ферритовой антенны

Apnvv;;.

Повышения чувствительности можно достичь лишь путем уменьшения полосы пропускания линейного тракта или применении направленных антенн.

Если условие (2.6) не выполняется, чувствительность приемника будет ограничена как внешними помехами, так и собственными шумами и равна по напряжению на входе для внешней антенны