Модуль АФАР (стр. 2 из 7)
Эквивалентная схема усилителя ОЭ для токов и напряжений первой гармоники показана на рис. 3. В схеме ОЭ при диссипативной нагрузке будут отрицательные обратные связи через Lэ и
.
Рис. 3. Эквивалентная схема усилителя ОЭ для токов и напряжений первой гармоники
Для обеспечения устойчивого режима применяют специальные меры, например, включение rдоп в цепь эмиттера или нейтрализацию Lб включением емкости в базовую цепь. Можно использовать выходное сопротивление моста делителя, если усилитель построен по балансной схеме. Сопротивление rвх1 с ростом мощности уменьшается (до долей ом), xвх1 вблизи верхней частотной границы имеет индуктивный характер из-за Lб и Lэ и значительно больше rвх1. Коэффициент усиления обратно пропорционален квадрату частоты. Поэтому, если известно из справочных данных, что транзистор на частоте f' имеет коэффициент усиления
, то на некоторой, более низкой рабочей частоте f, его коэффициент усиления можно оценить примерно как 
, т. е. если 
, то Kр будет в четыре раза больше . В схеме ОЭ при 
верхняя рабочая частота fв не превышает fгр.Тип транзистора выбирают по заданной выходной мощности Pвых1 на рабочей частоте f, определяют схему включения транзистора, пользуясь справочными данными транзистора. Часто схема включения транзистора определяется его конструкцией, в которой с корпусом соединяется один из электродов (эмиттер, база). При выборе типа транзистора можно ориентироваться на данные экспериментального типового режима. Рекомендуется использовать СВЧ-транзисторы на мощность не менее
, указанной в справочнике. Сильное недоиспользование транзистора приводит к снижению его усилительных свойств. Интервал частот fв… fн включает 
и 
для схемы ОЭ. Применение транзистора, имеющего fн выше рабочей, позволяет получить более высокое усиление, но при этом увеличивается вероятность самовозбуждения усилителя и понижается его надежность.Схема ОБ характерна для транзисторов, работающих на f>1 ГГц. Транзисторы, имеющие два вывода эмиттера (для уменьшенияLэ), следует включать по схеме ОЭ. Для оценки параметров эквивалентной схемы можно использовать следующие данные: 
нГн (для OЭ Lобщ=Lэ),Lк и входного вывода — в несколько раз больше. 
, 
,
. Параметр h21эв расчетах не критичен, 
для приборов на основе кремния, 
, где Pвых1 и Uк0 соответствуют рабочему режиму (например, экспериментальные данные). Если требуемая мощность Pвых1 близка к той, которую может отдать транзистор, то Uк0берется стандартным. При недоиспользовании транзистора по мощности целесообразно снижать Uк0, для повышения надежности. Например, если требуемая Pвых1 на 30-40% меньше 
(мощности в типовом режиме), то Uк0 можно уменьшить на 20-30% по сравнению со стандартным. Однако при снижении Uк0 вдвое по сравнению со стандартным частота fгр уменьшается на 5… 15%, а емкость Ск увеличивается на 20... 25%.Напряжение смещения Uб0 часто выбирается нулевым. При этом угол отсечки будет близок к 80… 90°, при котором соотношение между Pвых1, ηэ,Kр близко к оптимальному. Кроме того, в этом случае отсутствует цепь смещения, что упрощает схему усилителя и не требует затрат мощности на осуществление смещения. В отношении Sгр надо иметь в виду, что перед расчетом ееследует уточнить, используя условие
(для схемы ОЭ — 0,7; для схемы ОБ — 0,8).
При этом Pвых1 и Uк0 берутся для выбранного транзистора. При невыполнении этого условия можно несколько увеличить Sгр (на 10… 15%).
Предлагаемая методика расчета исходит не из Pвых1, а из мощности Рг, развиваемой эквивалентным генератором тока iг. Мощность Рг в схеме ОЭ следует взять на 10‑20% меньше, чем требуемая Pвых1, которая имеет приращение из-за прямого прохождения части входной мощности. На f>frp в схеме ОБ Ргберется на 25... 50% выше Pвых1, наf<frpэта доля меньше.
К начальным параметрам расчета относится температура корпуса транзистора. Ее можно задать как Тк=Тс+(10… 20)°С с учетом перегрева радиатора относительно окружающей среды.
Если после проведения расчета на значения , f'в типовом режиме Kр отличается от справочного значения не более, чем на 
, то можно считать, что параметры эквивалентной схемы, принятые в расчете, оценены правильно. Если модуль пикового напряжения
, то это означает, что значение емкостиСэзанижено. Для удобства расчета исходные данные целесообразно свести в таблицу в следующем порядке: | Pвых1, Bт; Pг, Bт; f, МГц;fгр, МГц;Uкэ доп, В; | Uкб доп, В;Uбэ доп, В; U', В; Uв0, В;Uк0, В; | Sгр, А/В; Rпк,°С/Вт;Тп,°С; Тк,°С; h21э; | Cк, пФ;Cкп, пФ;Cэ, пФ; rб, Ом;rэ, Ом; | rк, Ом; Lб, нГн;Lк, нГн;Lэ, нГн; Pк доп, Вт |
Приводимый ниже порядок расчета граничного режима работы при Uв0=0 может быть использован для включения транзистора как по схеме ОЭ, так и по схеме ОБ. Там, где формулы расчета для схем ОЭ и ОБ отличаются, будет сделана пометка “ОЭ” или “ОБ”. Все расчеты проводятся в системе СИ.