Шахгильдян В.В. Проектирование радиопередатчиков (4-е издание, 2000), страница 6

>1 >3,85 >4,5 >8 )7 >6 >3,5 )6 >5,1 >4,0 >3,6 >3,2 )7,1 28 24 45 10 10 28 28 28 28 28 28 25 25 25 25 ОЭ ОЭ ОБ ОЭ ОЭ ОБ ОБ ОБ ОБ ОБ ОБ ОЭ ОЭ ОЭ ОЭ Класс В Ключевой Класс В двухтактныа ГВВ Класс А Класс А Класс В Класс В Класс В Класс В Класс В двухтактный ГВВ Класс В двухтактный ГВВ Линейный <-60 дБ трехтоновый Линейный < — 60 дБ трехтоновый Линейный <-60 дБ трехтоновый Линейный; класс А <-58 дБ, трехтоновый сигнал Класс АВ линейныа двухтактныа Класс ЯВ линейный Класс АВ линейный Класс ЯВ линейный Класс АВ линейный Класс В Класс В Класс В Класс В Класс В Класс В Класс В Класс АВ линейныа дву1стактный ГВВ Класс В В АВ линейный двухтактный В В В В В В Если в схеме генератора ток эмиттера при пробое не возрастает или возрастает не столь заметно, то ограничения на Ев „можно опустить.

Наоборот, если в схеме генератора возможно резкое увеличение тока при проБое, то максимальное обратное напряжение не должно превышать Ев» льп. Для Биполярных транзисторов даются ограничения на постоянные составляющие Т„адын 1вэд,„и максимально допустимые значения актах,доз, 1втах,лап токов коллектора и базы.

В этом же разделе указаны частотные ограничения на использование данного транзистора (ун, 1 ). Для ряда транзисторов указывается полоса частот, в которой он может работать без перестройки и подстройки цепей связи. Для некоторых транзисторов в справочной литературе [1.2-1.5] указываются резистивная и реактивная составляющие входного сопротивления и оптимальное комплексное нагрузочное сопротивление, приводимое к коллекторному выводу в режиме номинальной мощности на некоторой раБочей частоте, близкой к максимальной (1 = уе). Для других оговаривается максимально допустимая входная мощность Р,х эыь а также максимально допустимое рассогласование нагрузки (КСВд,п), которое может выдерживать транзистор определенное время, в течение которого должна сработать система защиты.

4. Тепловые параметрьс максимально допустимая температура переходов транзистора 1„ д»л и только тепловое сопротивление переход (кристалл) — корпус Л„ транзистора, поскольку генераторные транзисторы могут быть использованы только с теплоотводом — радиатором. 5. Экспериментальные пар метры: экспериментальные характеристики при работе в условиях, близких к предельно допустимым по какому-либо признаку (параметру) и ограничивающих мощность транзистора так, чтобы можно было гарантировать достаточную надежность его работы. Приводятся значения частоты У', мощности Р,'„КПД и коэффициента усиления по мощности К~я в разах (Рн(Рэх) или в децибелах 1015(Рх(Р»х) (в скобках) при напряжении коллекторного питания Е„', а также схема включения транзистора и режим его работы. Обычно режим работы транзистора выбирается близким к граничному с углом отсечки коллекторного тока д = 90' (непрерывный режим, класс В).

Для некоторых транзисторов приводятся данные при работе в ключевом режиме или в режиме линейного усиления в классе В или АВ. В последнем случае энергетические характеристики приводятся при усилении стандартного испытательного двухтонового (или трехтонового) сигнала, используемого при построении радиотрактов однополосных и телевизионных передатчиков.

При этом для типового режима работы транзистора указывается гарантированный максимальный уровень внеполосных составляющих Кзу или Мз в децибелах. Для некоторых транзисторов одновременно приводятся энергетические характеристики при усилении колебаний как с постоянной, так и с переменной амплитудой. Важно, что во втором случае мощность и КПД снижаются примерно в 1,5...2 раза. Для так называемых сверхлинейных транзисторов даются энергетические характеристики при работе без отсечки тока в классе А (д = 180').' Для балансных транзисторов (транзисторных сборок) значение мощности Р, „, тепловое сопротивление Я„„, сопротивление г„, пре- дельно допустимые токи даются в расчете на две структуры, а емкости коллекторного и змиттернаго переходов, индуктивности выводов — в расчете на один кристалл. Это относится и к транзисторам, предста- вляющим два одинаковых транзистора, размещенных рядом в одном корпусе или на общем основании.

Важно отметить, что приводимые значения мощности и КПД на тот или иной транзистор даются при условии работы на согласованную на- грузку. Практически с учетом возможной раБоты в каскадах передатчи- ков на рассогласованную нагрузку, а также для повышения надежности снижают номинальную мощность транзистора в 1,5...2 раза. Часто при этом одновременно понижают напряжение коллекторного питания Как правило, экспериментальные характеристики даются на доста- точно высокой частоте У', близкой к Гт, где коэффициент усиления по мощности еще удовлетворителен (КР > 3).

Таким образом, экспери- ментальные данные могут являться исходными для выбора типа тран- зистора, так кэк, например, превышение значений мощности Р, над Р' приводит к снижению надежности, а превышение значения частоты Г .над ~' — к неприемлемому практически снижению коэффициента уси- ления по мощности, поскольку коэффициент усиления Кр на частоте у приблизительно пропорционален Кр(~'/У') (см. з 1.5), Полевые транзнсторы. Полевые транзисторы выпускаются с затвором на основе р-п-перехода, с изолированным затвором (МДП- транзисторы) и с Барьером Шоттки (ПТШ).

Сперва рассмотрим МДП- транзисторы, обеспечивающие по сравнению с первыми гораздо более высокие генерируемые мощности. В конце будут рассмотрены транзи- сторы с барьером Шоттки. Полевые МДП-транзисторы выгодно отличаются от биполярных благодаря ряду преимуществ. К первому из них можно отнести меньшее влияние температуры на их свойства вследствие отрицательного тем- пературного коэффициента тока стока, а также отсутствие вторичного пробоя. Это значительно повышает их эксплуатэционную надежность, и в частности позволяет включать большое число транзисторов парал- лельно (до 12 в диапазоне частот до 100 МГц и до 20 в каждое плечо двухтактных генераторов в диапазоне 0,1...1,0 МГц) Благодаря более высокой термостабильности полевые транзисторы, например диапазона 400...1000 МГц, могут устойчиво работать и на более низких часто- тах, вплоть до 1,5 МГц.

К достоинствам МДП-транзисторов следует отнести значительно меньшие длительности включения и выключения, отсутствие или существенное ослабление процессов накопления заряда, определяющих инерционную нелинейность транзисторов. Это снижает паразитную фазовую модуляцию, так называемую амплитудно-фазовую конверсию (АФК) в генераторах, работающих в режиме усиления ко- леба ебаний с переменной амплитудой или осуществляющих амплитудную модуляцию.

Помимо меньшей АФК по линейности амплитудной пе- редаточной характеристики в большом диапазоне рабочих токов МДП- 32 транзисторы оказываются лучше биполярных, хотя и уступают современным ."линейным" радиолампам (см. э 1.4). В МДП-транзисторах более низкий уровень дробовых шумов. Важно, что он не растет с повышением выходной мощности, обеспечивая тем самым хорошие показатели по уровню внеполосных излучений. Малая инерционность процессов в МДП-транзисторе позволяет рассматривать его работу в схемах генераторов как "полупроводниковую" лампу со всеми преимуществами, связанными с низковольтным питанием (десятки — сотни вольт) и отсутствием накала. Основной схемой включения МДП-транзисторов является схема с общим истоком (ОИ), позволяющая получать большое усиление по мощности при достаточно устойчивой работе генератора.

На относительно низких частотах входное сопротивление в схеме с ОИ близко к емкостному и поэтому обеспечивается коэффициент усиления по мощности, близкий к бесконечности. Благодаря высоким входным и нагрузочным сопротивлениям и отсутствию ограничения на уз МДП-транзисторы более пригодны для построения широкодиапазонных генераторов с рабочими частотами от Уз ~ 0 до Уь = Увпььх. Современные МДП-транзисторы по уровню колебательной мощности догнали и перегоняют биполярные. По величине остаточного напряжения на стоке или эквивалентного сопротивления г„, они не усту-, пают биполярным, а учитывая более высокие рабочие напряжения на' стоке, достигающие 500...

1000 В, по КПД заведомо их превышают. На-,' пример, в ключевом режиме относительные потери на г„, могут со; ставлять менее 1 %, т.е. КПД непосредственно транзистора (без учет4 потерь в ЕС-элементах) может достигать 99 %. Однако из-за высо4 ких переменных напряжений на стоке и затворе растут нагрузочные ве входные сопротивления, что ведет к большему влиянию (шунтирующему действию) выходных и входных емкостей. В частности, зто ограничивает реализацию высокоэффективного ключевого режима частотами 1...10 МГц.

Кроме этого, у МДП-транзисторов ниже допустимая температура структуры (кристалла), хуже радиационная стойкость. Кроме того, лавинный пробой в МДП-транзисторах происходит за наносекунды, а не за микросекунды, как в биполярных, и поэтому системы защиты от такого пробоя практически невыполнимы. Перечисленные недостатки несколько сдерживают тенденцию "вытеснения" биполярных транзисторов МДП-полевыми. На рис. 1.4 показаны условное обозначение, эквивалентная схема и представлены проходные и выходные статические зависимости тока стока: 1, от е, при е, = сопзг и 1, от е, при е, = сопзц Здесь помимо отсечки следует выделить две области, существенно различающиеся по своим свойствам: область насыщения и активную.

В области насыщения, т.е. при малых напряжениях на стоке и больших напряжениях на затворе, ток стока изменяется приблизительно пропорционально напряжению стока 1, = е,/г„ье; при больших напряжениях на стоке (активная область) ток стока мало зависит от напряжения.на стоке и в основном определяется напряжением на затворе: 1с = 5(ез — Еозе), где г„з,, б и ~с зз !" а) ьеее Ециг Емз „Узз сан 4ез Рис.

а.й Е,т, — эквивалентные сопротивление транзистора в области насыщения, крутизна в активном состоянии и напряжение отсечки тока стока. Конечный наклон выходных характеристик 1, от е, в активной области учитывается сопротивлением Я; в эквивалентной схеме на рис. 1.4,б. Важно отметить, что в отличие от электронных ламп в МДП- транзисторах, во-первых, напряжение отсечки для тока стока положительное, Е,те > О, во-вторых, транзисторы пропускают отрицательный ток стока 1, < О. Последнее объясняется тем, что канал полевого транзистора может пропускать ток стока в обоих направлениях. Однако технология изготовления мощных МДП-транзисторов такова, что параллельно каналу (сток-исток) образуется р-и-диод.