Визначення високочастотних параметрів транзисторів

Методику розрахунку високочастотних параметрів транзисторів на робочих частотах можна розглянути на практичних прикладах.

Для транзисторів, робота яких передбачається тільки в області І (рис. 1.16), розрахунок здійснюється за спрощеними формулами (табл. 1.4, v < 0,3), а для транзисторів, що працюють в області II, – за повними формулами (табл. 1.4, 0,3 < v < 3,2).

При зміні режиму по струму колектора порівняно з тим, що рекомендується (при якому вимірялися параметри транзистора) необхідно зробити перерахунок параметрів за формулами (1.6) – (1.9).

Однак вазначення високочастотних параметрів дуже трудомісткий процес, і для його полегшення в додатку 1.14 наведені графіки залежності цих параметрів, а саме: g_вx, g_вих, S, С_вх, С_вих, від коефіцієнта частотного використання транзистора v. Ці графіки дозволяють визначити параметри транзистора для будь-яких робочих частот; при цьому необхідно обчислювати тільки коефіцієнт (1.16)

,

де береться з таблиці Y–параметрів транзисторів (табл. 1.5) чи обчислюється за формулою 1.15 табл. 1.3. Такі графіки можуть бути заздалегідь підготовлені на транзистори, що широко застосовуються у високочастотних каскадах прийомних пристроїв.

Приклад 1.2 Визначити високочастотні параметри транзистора ГТ309Г на частоті 465 кГц.

Вхідні дані

S₀ = 26 ;

g = 0,22×10^-3 сім ;

g_i = 18×10^-5 сім ;

t = 0,0033

r_б = 100 Ом ;

С_к = 10 пФ ;

f₀ = 465 кГц.

а) визначаю допоміжні коефіцієнти

(1.25)

де S₀ – крутизна характеристики , ;

r_б – опір бази, Ом ;

;

, (1.26)

де S₀ – крутизна характеристики , ;

r_б – опір бази, Ом ;

C_k – ємність колекторного переходу, мкФ;

t – постійна часу бази транзистора, мксек. ;

(сім)

, (1.27)

де t – постійна часу бази транзистора, мксек. ;

r_б – опір бази, Ом ;

g – вхідна провідність, сім ;

;

де p = 3,14 ;

f₀ – максимальна робоча частота ;

t - постійна часу бази транзистора, мк сек. ;

б) визначаю вхідний опір [1 табл.1.3 ст.18]

(1.28)

де g – провідність, сім ;

n - коефіцієнт частотного використання транзистора;

r_б – опір бази, Ом

(сім)

; (1.35)

де g_вх. – вхідна провідність

(Ом)

в) визначаю вихідний опір [1 табл.1.3 ст.18]

, (1.29)

де g_і. – вихідна провідність, сім ;

n та Ф – коефіцієнти

(сім)

, (1.30)

де g_вих. – вихідна провідність ;

(Ом)

 

г) визначаю вхідну ємність [1 табл.1.3 ст.18]

(пФ) , (1.30)

де Б – допоміжний коефіцієнт, який визначається по формулі (1.15).

д) визначаю вихідну ємність [1 табл.1.3 ст.18]

, (1.31)

де С_к – ємність колекторного переходу,

Н – допоміжний коефіцієнт, який визначається за формулою (1.12).

(пФ), (1.32)

е) визначаю крутизну характеристики транзистора [1 табл.1.3 ст.18]

, (1.33)

де S₀ – крутизна характеристики ,

Отримані дані записую в таблицю 1.6

ТАБЛИЦЯ 1.6

ВИСОКОЧАСТОТНІ ПАРАМЕТРИ ТРАНЗИСТОРІВ НА РОБОЧІЙ ЧАСТОТІ f 465кГц

Тип транзистора	,мА	,	Ск , пФ	Свх. , пФ	Свих , пФ	Rвх. , кОм	Rвих. , кОм	t , мксек
ГТ309А								0,0011
ГТ309Г						4,55	55,5	0,0033

2. Число піддіапазонів [формула (1.34)]

N_пд= =

Отримана величина округляється до більшого, цілого, числа; виходить N_пд=3 3. Різниця крайніх частот піддіапазонів [формула (1.35)]

4. Крайні частоти кожного підціапазону [формула (1.36)]:

— й піддіапазон: = 19Мгц

— й піддіапозон: = 19Мгц

— й піддіапозон: : = 22Мгц

— Крайні частоти піддіапазонів з перекриттям [формула (1.37)]:

1- й піддіапазон: = 15,6Мгц

2- й піддіапозон: = 18,5Мгц

3- й піддіапозон: : = 21,5Мгц

— Коефіцієнти піддіапазонів з перекриттям [формула (1.38)]:

1.2.4. Вибір блоку змінних конденсаторів

Блоки змінних конденсаторів рекомендується вибирати стандартні, що випускаються промисловістю. Тільки при відсутності блоків, що задовольняють поставленим технічним вимогам, варто орієнтуватися на виконувані по спеціальному замовленню.

Тому спочатку вибір блоку змінних конденсаторів здійснюється по довідниках радіодеталей, що випускаються промисловістю. Для попереднього орієнтування при виборі блоку перемінних конденсаторів його крайні ємності варто брати в межах, зазначених у табл.

2.9. При цьому рекомендується за вихідну брати мінімальну частоту діапазону чи самого низькочастотного підціапазону.

Дані деяких типів блоків конденсаторів перемінної ємності наведені в табл.

ТАБЛИЦЯ 1.7 РЕКОМЕНДОВАНІ КРАЙНІ ЄМНОСТІ БЛОКУ ЗМІННОЇ ЄМНОСТІ

Мінімальна робоча частота fмін	Ємність
Смінн ,пф	Смакс ,пф
До 300 кгц 300÷1500 кгц 1,5÷6,0 Мгц 6÷30 Мгц Вище 30 Мгц	12÷25 10÷15 8÷12 6÷10 3÷7	450÷750 250÷500 150÷250 50÷150 30÷50

 

 

ТАБЛИЦЯ 1.8

БЛОКИ КОНДЕНСАТОРІВ ЗМІННОЇ ЄМНОСТІ

Тип	Число секцій	Смінн ,пф	Смакс ,пф	Размер, мм
Микро КПЕ-2 КПТМ-1 Тесла Тесла КПЕ-3 Атмосфера Минск-62 Сельга Ласточка Космос Тверд.діалект Гауя Космонавт Нарочь Спидола Симфоння - 2 КПЕ Сириус - 5 Ригонда		5,5 9,5		- - 20×20×15 25×25×20 25×25×25 - 43×40×35 - 22×25×19 26×26×30 - 26×26×39 26×26×24,5 26×26×26 - - - - - -

 

Приклад 1.3. Вибрати блок перемінних конденсаторів транзисторного приймача.

Вихідні дані

діапазони приймача: дв=150-415 ,кгц, CB-f₂=520-1600 кгц.

Розрахунок

Приймаючи за вихідну мінімальну частоту f_1хв=150 кгц дв діапазону й орієнтуючись по табл. 2.9 (до 300 кгц), вибирається з табл. 2.10 блок конденсаторів від приймача МІНСЬК-62 з параметрами

С_мін=12 пф, С_макс=495пф.

Перевірка перекриття піддіапазонів:

Після вибір блоку перемінних конденсаторів необхідно: перевірити, чи зможе він забезпечити перекриття всіх піддіапазон приймача. Перевірку рекомендується починати з підціапазону з найбільшим коефіцієнтом к'_пд (частіше це буває самий довгохвильовийпіддіапазон).

Порядок розрахунку.

1. Визначається еквівалентна ємність схеми, при якій обраний раніше блок перемінних конденсаторів забезпечить перекриття даного під ціапазону к'_пд

 

С'сх = (1.39)

Цей розрахунок повторюється на всіх підціапазонах. Якщо хоча б на одному з них С’_cx < 0, то необхідно вибрати інший блок перемінних конденсаторів з більшим відношенням

чи збільшити число під діапазонів (зменшити коефіцієнт піддіапазонів)

2. Якщо на всіх підціапазонах С’_cx > 0, то необхідно обчислити дійсну ємність схеми:

С_сх=С_м+ С_L+ С_вн (1.40)

 

де 3 — ємність монтажу (див. табл. 1.9)

Таблиця 1.9 ОРІЄНТОВНІ ЄМНОСТІ МОНТАЖУ І КОТУШОК

 

Діапозони	Ємність монтажа См , пф	Ємність котушки СL , пф
Довгі хвилі (ДХ) Середні хвилі (СХ) Короткі хвилі (КХ) Ультракороткі хвилі (УКХ)	5 20 - 8÷10 5÷6	15÷20 5÷15 4÷10 1÷4

 

C_L — власна ємність котушки контуру, яку можна взяти з табл. 1.9;

С_вн— ємність, внесена в контур електронним приладом на робочій частоті. Ємність, внесена електронним приладом у контур вхідного ланцюга:

 

C_вн1=С_вхm₂²(1.41)

де С_вх — вхідна ємність електронного приладу першого каскаду на робочій частоті, m ₂- коефіцІєнт включення входу електронного приладу в контур вхідного ланцюга. Ємність, внесена електронним приладом у контур каскаду підсилювача радіо частоти;

 

C_вн2=С_вхm₂²+ С_вихm₁² (1.42)

де С_вих вихідна ємність електронного приладу каскаду підсилювача радіо частоти;

m₁— коефіцієнт включення вихідного ланцюга електронного приладу підсилювача радіо частоти у контур навантаження;

С_вх — вхідна ємність електронного приладу наступного каскаду;

m₂ — коефіцієнт включення входу електронного приладу наступного каскаду в контур підсилювача радіо частоти.

Формула (1.41) використовується, якщо не передбачається застосування каскаду підсилювача радіо частоти, у противному випадку треба користатися формулой (1.42). При цьому необхіцно врахувати наступне:

а) у схемах на електронних лампах можна попередньо прийняти m₁=m₂=1 тобто можно вважати C_вн1= C_вх; C_вн2 =С_вх+ С_вих

б) у схемах на транзисторах звичайно m₂<<1 ,а m₁1 тому можна попередньо вважати C_вн1=0, С_вн2=С_вих на мінімальній частоті піддіапазону.

3. Якщо С’_сх<C_вх хоча б на одному з піддіапазонів, то необхідно вибрати інший блок перемінних конденсаторів з великим відношенням

Якщо С’_сх<C_вх на всіх піддіапазонах, то блок конденсаторів обраний правильно й у контур кожного піддіапазону необхідно включити додаткову ємність (рисунок 1.17).

С_дод=С’_сх - С_сх (1.43)

 

Рисунок 1.17. Схема контуру підсилювача радіо частоти.

Якщо при цьому найменша з ємностей (звичайно для кожного піддіапазону виходять різні ємності) буде більше 20 + 30 пф, то необхідно вибрати інший блок перемінних конденсаторів з меншим відношенням

 

4. Визначається еквівалентна ємність контуру для кожного піддіапазону

C_є=(С_мін+С’_сх)÷(С_макс+ С_сх) (1.44)

Ця ємність застосовується для. подальших розрахунків контуру при повному електричному розрахунку каскадів.

Приклад 1.4. Зробити перевірку перекриття обраним блоком конденсаторів перемінної ємності середньохвильового піддіапазону.

Вихідні дані

середньохвильовий діапазон – f_макс =1630 кгц ; f_мін = 508 кгц:

коефіцієнт піддіапазону з запасом к’_пд= 3,21;

конденсатор перемінної ємності — З=12-250 пф;

каскаду підсилювача радіо частоти у приймачі не передбачається;

приймач — транзисторний.

Розрахунок

1. Еквівалентна ємність схеми [формула (1.45)]

С'сх =

 

2. Оскільки С’_сх> 0, визначаеться дійсна ємність схеми по формулі (1.40). Оскільки немає каскаду підсилювача радіо частоти і приймач транзисторний, можна прийняти С_вн1=0. Приймається С_L=15 пф, С_м=10 пф:

С_сх=С_м+ С_L+ С_вн1=10+15+0=25 пф.

 

3.Оскільки С’_сх=13,5 пф < C_cх=25 пф, то вибирається по таблиця 2.10 ємність з виликим відношенням . Беруть блок від приймача МІНСЬК-62 із З=12-495 пф

 

4. Необхідна єквівалентна ємність схеми з новим блоком (1.46)

С'сх =

5. Оскільки С’_сх=39,1 пф > С_сх=25 пф те по формула (1.46) визначається додаткова ємність, яку необхідно включити в контур для забезпечення заданого перекриття:

С_дод=С’_сх – С_сх=39,7-25=14,7 (1.47)

Оскільки С_дод=14,7пф < 30, пф блок конденсаторів обраний правильно.

6.Еквівалентна ємність контуру вхідного ланцюга [(1.48)]

С_є=(С_мин+С’_cх)÷(С_макс+С’_сх)=(12+39,7)÷(495+39,7)=51,7÷534,7 пф

Приклад 1.5. Зробити перевірку перекриття обраним блоком конденсаторів перемінної ємності довгохвильового підціапазону приймача на електронних лампах з підилювачем радіо частоти.

Вихідні дані

довгохвильовии діапазон – f’_макс=416 кгц, f’_мін=147 кгц:

коефіцієнт піддіапазону з запасом — к'_пд =2,83;

конденсатор перемінної ємності — З = 12+495 пф;

лампа підсилювача радіо частоти 6Д04П: С_вх=6,4 пф; С_вих=6,7 пф; С_L=16 пф; С_м=15 пф.

1. Еквівалентна ємність схеми(1.45)

С'сх = пф

2. Оскільки С_сх' > 0, визначається дійсна ємність схеми.

Попередньо по формулі (1.46) обчислюється внесена ємність лампи 6Д04П за умови

m₁=m₂=1; С_вн2=С_вх+С_вих=6,4+6,7=13,1 пф

оскільки в приймачі буде каскад підсилювача радіо частоти.

3. По формулі (1.47) визначається ємність схеми :

С_сх=С_м+ С_L+ С_вн1=15+16+13,1=44,1 пф.

4. Оскільки С’_сх=57 пф > C_cх=44,1 пф, то по формулі (1.48) визначається додаткова ємність: С_дод= С’_вх – С_вх=57-44,1=12,9 пф,

Оскільки С_дод =12,9 пф < 30 пф, блок конденсаторів оюраний правильно.

5. Еквівалентна ємність контуру вхідного ланцюга і підсилювача радіочастоти [(1.49)]

С_є=(С_мін+С’_сх)÷( С_макс+С’_сх)=(12+57)÷(495+57)=(69÷552) пф.

1.2.5 Розподіл послаблення по трактах приймача

Таблиця 1.10

Тип приймача	Частота, кГц	Ослабления на краях смуги не більше, дб
Всього тракта	Тракт Радио-частоты	Тракт першої проміжноїчастоты	Тракт другої проміжної частоты	Попе-редній ПНЧ	Кінце-вий ПНЧ
Радиомовні приймачі: з АМ з АМ з ЧМ Транзисторный АМ з магнитною антеною прямого підсилення: Супротівні приймачі: з АМ з ЧМ з подвійним перетворювачем частоты	<250 >250 >250   >250 <250 >250   >250 >250 >250		4÷8 1÷3   3÷6 8÷14 6÷10   0÷2 0÷2	6÷8 6÷8   4÷8 - -   6÷8 1÷2	- - -   - - -   - -	1÷2 1÷2 2÷3   1,5÷2 2÷3 2÷3   1÷2 1÷5 1÷2	1÷2,5 1÷2,5 3÷4   1,5÷2 2÷4 2÷4   2÷3 2÷3 2,5

 

Приклад

Сумарне послаблення всього пристрою не повинно перевищувати 14 дБ (для АМ>250 кГц не більше 14 дБ) [ таблиця 1.10]

Підсилювач радіочастоти - 3 дБ (1,42)

Підсилювач проміжної частоти - 7 дБ (2,24)

Попередній підсилювач низької частоти - 2 дБ (1,26)

Кінцевий підсилювач низької частоти - 2 дБ (1,26)