Белов Л.А., Благовещенский М.В., Богачев В.М. и др. Радиопередающие устройства. Под ред. М.В.Благовещенского, Г.М.Уткина (1982) (1095868), страница 54
Текст из файла (страница 54)
В мощных транзисторах паразитны-. ми емкостями корпуса Св„, С„„Сеа на частотах до 1 ... 2ГГц можно пренебречь. На частотах выше 1„р, где еше ножек работать усилитель мощности по схеме с ОБ, необходих1о учитывать комплексность крутизны по переходу Ьи,р — — Ян,ре '"тз, где т, ж 0,4/са,р — время задержки носителей при движении через базу. Параметры эквивалентной схемы являются результатом усредне» ния реальных параметров транзистора отдельно для активной области и области отсечки, и при выбранном режиме считаются постояннымн в пределах каждой области.
ТЬ.Х УСИЛИТЕЛИ МОЩНОСТИ НА СВЧ ТРАНЗИСТОРАХ Рассмотрим назначение элементов схем транзисторных СВЧ усилителей с общим эмиттером. В схеме с ОЭ (риш 16.2, а) емкости С„Са и индуктивность Е, образуют входную цепь согласования, трансформирую- щую низкоомное входное сопротивление транзистора (порядка единиц и долей ом) в оптимальное сопротивление нагрузки предыдущего каскада. Выходная цепь согласования Е„С„С, преобразует сопротивление нагрузки, т.
е. входное сопротивление следующего каскада или сопротивление стандартного фидера, в оптимальное сопротивление нагрузки транзистора. Напряжение питания цепи коллектора Ен' подается через дроссель Еа„. Напряжение смещения на базе равно нулю.
Через дроссель Еа„протекает постоянная составляющая тока базы. Резисторы )сг и )т'з — антипаразнтные. На частотах до нескольких сот мегагерц индуктивности Ег, Ез обычно сосредоточенные. На частоте 0,5 ГГц и выше эти индуктивности чаще выполняются в виде отрезков полосковых линий. В интегральных микросхемах на частотах порядка единиц гигагерц также применяются сосредоточенные элементы, но уже в микроисполнении. На частотах порядка 1 ГГц и выше, как правило, используется схема о ОБ (рис. 16.2, б).
Цепи согласования построены на полосковых линиях и сосредоточенных емкостях. В качестве блокировочных дросселей включены отрезки четвертьволновых полосковых линий а высоким волновым сопротивлением, блокировочные конденсаторы выполнены в виде разомкнутых четвертьволновых линий с низким волновым сопротивлением. Емкость Саля — разделительная, Са„— дополнительная блокировочная'. Получим упйощенные расчетные соотношения для входного сопротивления транзистора кэ = г к+ !Хвх, коэффиниента усиления по мощности Кр СВг( усилителей с ОЭ и ОБ и сраавим эти схемы по основным характериатикам. Эквиваленгные схемы усилителей (рис.
!6.3, а, б), построенные на основа упрощенна эквивалентной схемы транзистора (рие. !6.1), справедливы для чаатот 3 !тр/аггз ~ / ~( 1 го. На схемах опущены индуктивность Ек (ее можно отнеати к схеме ЦС), сопротивление гн в сопротивление.га (оно велико по сранненигз е сопротивлением диффузионной емкости Сн) Крутизна 5 считается вещаатвенной. Емкость коллекторного перехода С„в схеме с ОБ (рйс.
!6.2, б) меныне влияет на коэффикиент усиления, чем в схеме с ОЭ, поэтому на зквйвалентной схеме с ОБ она опущена Входные ЦС с источником возбуждения заменены эквивалент. ными генераторами гармонического входного тока 1„, = (н в схиме с ОЭ и )вхг = 1э! в схеме а ОБ. Рис. !62, Схемы усилителей мощности с общим эмиттером (а) н с общей базой (б) сг гг )а> рл !с> )(и Рис. 163. Упрощение>е эквивалентные схемы усилителей с общим эмиттером (и(' и с обшей базой (б) Рассмотрим работу усилителей в режиме малого сигнала. Составим вираже.
ния для выходной Р, и входной Р > мощностей и их отношения КР. )к> 'Н . 'вх>гах . (К> ~ Рн т г х Р> —— !ах> = Кр= — ° 2 гах (16.1) Здесь (К>1 = ) 1ц>!> !1вх>) — модуль коэффициента передачи по току. Напряжение на переходе и ток эквивалентного генератора соответственно равны 1 Сл оое . Еар !!пер >= .. ' >п =боер(>пер> = . >сл= — ! (сл.
(16 2) ! «>вх Сн ! «>ах Сп «>ех Югр — )!и >д> = ! — >сл>~'п. ывх (16.3) Токи через С„а н С„равны >С аа = ! «вх Ска 1>п ь шар Сна Йп 1Сд) (С«п = >агр Снп йн >Са (16,«) В ехеме е ОЭ входной тои, т. е. ток базы, в соответствии е рис, 16.2, а равен (!6.5) >б! >сл+!с аа + )сне (1+ >""Р Ск ~н) )сл' где Ск =Ска+Сап ЗИ Напомним„что параметр ыгр = 3нер>Ск — граничная частота, на которой в схеме о ОЭ при короткозамкнутой нагрузке ! К> ! = 1. Мощность в нагрузке Р> максимальна, если генератор тока 3 ер >>пер > нагружен на настроенну>о ЦС о ак>ивным входным сопротивлением >2 .
Потейциалы точек а н б (рие. 16.3, а) относительно земли гораздо меньше, чем потенциал точки в, поэтому можно считать, что емкости С„„и Сп вкл>очены параллельно вопротивлениям Яп н Хн. Если ия. дуктнвное сопротивление Хн выбрать равным 1!ы (С„а + С ), то генератор 3пар >>вер> будет нагружен на активное сопротивление )зн. 6ри этом ток через Йр~ т. е, 1н>, равен току 1,,> = Зпер 1)пер гу а амплитуда пап риженни на коллекторе (16.8) (10.10) Иэ (16.2) и (16.5) следует выражение для коэффициента усиления по току! )к !, а'гр "!э= = 1 (16.6) )б! ыэх 1+ шгр Сн )~а На СВЧ часто Кгз ( 1 Для определения входного сопротивления рассчнтаем напряжение на базе 4)пз, используя рас 16.3, а; Пвэ =1 ывх "б ~и|+~с( сд ! !сна)+Сперт+()ыэх ьэ+гэ) 1э1 ° (16.7) Напряжением Опер! в (!6.7) можно пренебречь из-за его малости по сравнению с остальными слагаемыми, Ток 1 ! с учетом (16.2) равен )э!= !сд+)гг=')сд 1 ! юэх По определению для схемы с ОЭ Ззх э = ! ьэ/ 1ьг = гэх э+! Хэх э ° (!0.9) Выразим ()н через !с„о помощью (16.4), (16.6), (16.8): ОНЭ = [)ывх (т, (1+мер Са Йн) +гб (!+мер Сгю )вв)+ + (гэ+)ыэх йэ) (1 1 ыгр/ыэх)! )сд.
Подставив (16.10) и (16.5) в (!6 9), получим "б (1+ы~р г'на )(а)+ыгр йэ+га гэхэ = (16. П) !+гэг, Сь йн ыэх йэ гэ ыгр/ыэх Хах з = ыэх ! б + (16.!2) 1+мер Сх й„ Используя (13.6), (!б 11) и (16.1), найдем коэффициент усвлення по мощности в схеме с ОЭ Рэ ывх (1+~ гв Сн Кгг) (гб (1+ыгр ха /(н) Г +ыгр ~э+ге! (16 13) Перейдем н анализу усилителя с ОБ для частот меньше /г, пользуясь эквивалентной слемон на рпс. 16.3, б. Напряжение эмпттер — бава определяется соотношением Пэи = (гб+)ыэх ьб) 1н!+ ()нер г+ (! ыэх ьэ+гэх) )э! ' (16.14) Учитывая, что !н! — — 1с, можно, разделив (1б.!4) на (16.8), получить выражед* нне для входного сопротивления в схеме с ОБ: Уэхб=!)зн / 1э! =гэх б+! Хих б Так кэх (/верх <С ()эи гб — 'эгр Ьб гэх б -'=, + "э (!6.16) 1 +(ыгр/ыэх) ыэх г б+гб ыгр/ыэх Хэх б '= +юэх ~э (16,16) 1+ (ыгр/ыэх)э Из (!6.15) следует, что прн гб С ыгр !.б — гэ (1 т (ыгр/ыэх)х! становится отрицательной вещественная составляющая Уэх б.
Это означает потен. циальную неустойчнрость усилителя. Сделать усвлитель устойчивым можно, ЗЗЬ включив последовательно с выводом базы компенснруюший конденсатор, вабло. кированвый дросселем, нли последовательно с выводом амиттера резистор. Коэффициент передачи по току в схеме с ОВ найдем, поделив !к> на 1э>> К>э=!к! / 1э> = !К!+! мех/мгр) ° (!6.П) Подставим вфоРмУлУ длЯ Кр выРажениеК н(!6 !7) не б (!6!5), тогда с >сгр /тн Крв мех гб мгр / н + ге(! "1-(югр/юкх) 1 ((!6. !6) (16.19) гб (!+мер( ка /(в) то формула (16.13) преобразуется к виду ! Лск Крэ 1 мкк бк ~а !'>.а (16.20) Этот рээультат легко объяснить, исходя из общей теории обратной связи: кйэффициент усиления АЭ, охваченного глубокой обратной отрицательной связью, почти не зависит от свойств АЭ, а определяется параметрами элементов обратной связи.
Поэтому нестабильности всех параметров транзистора, кроме С„и >.„слабо влияют на Крз. По формуле (16.20) можно приближенно оценить усилительные свойства схе. мы в ОЭ. В отличие от схемы в ОЭ, в схеме с ОБ обратная связь через индуктив))ость общего электрода /.б положительна. Она способствует росту йбэффициента усиления и увеличивает влияние нестабильностей параметров АЭ на режим усилителя. Из формулы (16.!8) следует, что Крб Резко возРастает по меРе пРиближении зна ениЯ гб — ю,р/.б + + ге Й )" (ю„р/ш )Ч Верхняя частотная граница применения вхемы с ОЭ, соответству!о. шая падению К,, до 2 ...3, близка к ю,р.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
