Рис. 3.13. Согласующие устройства:

а - измерительная схема с Т-образным входным и Г-образным выходным согласующими устройствами; б - измерительная схема с П-образным входным и Т-образным выходным согласующими устройствами; 8 - измерительная схема с Т-образным входным и П-образным выходным согласующими устройствами

Для схемы на рис. 3.13,в положение будет обратным. С этой точки зрения для выявления лучших линейных свойств транзистора целесообразно использовать на входе Т-образную схему, так как она позволяет получить более близкую к синусоидальной форму входного тока, а на выходе - П-образную, обеспечивающую более близкую к синусоидальной форму выходного напряжения. Помимо этого основного фактора обычно учитываются и другие особенности согласующих схем. Так, когда необходимо производить настройку, выбор схемы может определяться удобством поиска оптимальной настройки.

Для оценки различных согласующих устройств с этой точки зрения построим графическое изображение зависимости эквивалентного сопротивления каждого согласующего устройства от изменения емкости одного из переменных конденсаторов при постоянной емкости другого и при нагрузке rh (на входе или выходе согласующего устройства в зависимости от места его включения по отношению к транзистору). Построенные таким образом регулировочные кривые для разных типов схем показаны на рис. 3.14 - 3.16.

Рис. 3.14. Зависимость сопротивления 2экв от емкостей конденсаторов с1 и с2 для Т-образной схемы

1±

Рис. 3.15. Зависимость сопротивления 2экв от емкостей конденсаторов с1 и с2 для Г-образной схемы

Очевидно, что наиболее удобным следует считать семейство регулировочных кривых, которые располагаются параллельно осям мнимых и действительных значений. При этом изменение емкости каждого переменного конденсатора по отдельности позволяет независимо изменять активную и реактивную составляющие и, следовательно, быстрее найти необходимое сопротивление.

Рис 3.16. Зависимость сопротивления гэкв от

емкостей конденсаторов с1 и с2 для П-образной схемы

В наибольшей степени к такому виду приолижаются характеристики Г-образной схемы (см. рис. 3.15). Практическое ее удобство заключается в том, что выбор активной составляющей сопротивления достигается изменением емкости только одного конденсатора с1. С помощью емкости второго с2 подбирается только суммарная реактивная составляющая сопротивления. В этом смысле Т-образная схема не обладает необходимым качеством.

Как следует из регулировочных кривых, при изменении каждого из переменных конденсаторов изменяются

одновременно активная и реактивная составляющие сопротивления. Наихудшей для настройки является П-образная схема, так как ее регулировочные кривые в некоторой области имеют вид расходящегося пучка (заштрихованная часть на рис. 3.16). Таким образом, наиболее предпочтительна с точки зрения быстроты нахождения оптимального сопротивления Г-образная схема.

Рассмотрим еще один фактор, также имеющий существенное значение при выборе согласующего устройства. Очень часто для получения необходимого сопротивления требуется включение в согласующее устройство конденсаторов больших номиналов. Реальные же постоянные и переменные конденсаторы обладают собственной индуктивностью. Если частота измерений велика, то индуктивное сопротивление конденсаторов может стать сравнимым с емкостным.

Расчет показывает, что Т-образная схема согласующего устройства позволяет получить одни и те же эквивалентные сопротивления с меньшими номиналами конденсаторов, нежели Г-образная схема. С этой точки зрения, а также учитывая остальные факторы, на низких частотах в качестве выходного согласующего устройства целесообразно использовать Г-образную схему, а на высоких - Т-образную. В качестве же входного согласующего устройства, как было указано ранее, используется обычно Т-образная схема.

3.8. МЕТОДИКА ИЗМЕРЕНИЯ Zbx

На первый взгляд может показаться, что измерение входного сопротивления транзистора z3x=r+jx является достаточно простой задачей. Действительно, обеспечив в процессе измерения энергетических параметров режим, при котором Г=0 на входе, и предположив известным выходное сопротивление генератора R„ можно измерить конкретные величины элементов согласующего устройства и обычным способом рассчитать эквивалентное сопротивление zr;MCB на входе транзистора. Сопряженная ему величина и будет zbx. Однако на самом деле определение zBX - технически сложная задача, ибо сопротивление мощных транзисторов достаточно мало и даже небольшие ошибки в Измерении значений элементов согласующего устройства дают очень большую ошибку в определении [31]. Кроме того, наличие паразитных реактивностей самих элементов и их монтажа (емкость катушки, ин-дуктивность соединительных проводов и т. д.), сопротивления которых определить достаточно сложно, делает расчетный путь практически бесперспективным. Для измерения Zjjj; не удается использовать и выпускаемые в настоящее время измерители сопротивлений РЗ-32 и РЗ-33, а также панорамные измерители, поскольку погрешность этих установок при определении zBX мощных ВЧ транзисторов превышает сами измеряемые значения.

На практике применяется сложный, но позволяющий Достаточно точно определять составляющие гвх, метод Замещения. Этот метод при определении гвх заключает-ся в нахождении значений элементов эквивалентного двухполюсника, замещающего в измерительной схеме испытуемый транзистор. Наиболее удобным прибором, определяющим правильность подбора такого двухполюсника, является индикатор падающей и отраженной волн, включенный между генератором и согласующим устройством на входе транзистора. Входное сопротивление измеряется следующим образом. Вначале устанавливается режим измерений энергетических параметров транзисторов в условиях согласования по входу, т. е. при Г =0. (Этот режим близок к режиму наилучшего Кур.) Затем, устанавливая вместо испытуемого транзистора двухполюсник и подбирая его элементы так, чтобы коэффициент отражения [Г] был близок к нулю, определяют сопротивление двухполюсника, которое равно zBX (zB>[=R±jX). Основные трудности описываемого метода заключаются в подборе и определении значений элементов.

Рассмотрим вначале конструкцию двухполюсника. Активная составляющая r должна иметь возможно малые паразитные индуктивности, поэтому целесообразно резистивные сопротивления изготавливать на плате путем напыления. Размеры таких напыленных сопротивлений не превышают, как правило, десятых долей миллиметра, и их индуктивность пренебрежимо мала. Поскольку реактивная составляющая входного сопротивления может иметь разный знак, то и двухполюсник должен быть выполнен так, чтобы имелась возможность получать как +jX так и - jx. В связи с этим реактивная часть двухполюсника выполняется из последовательно соединенных сосредоточенной индуктивности, изготовленной в виде небольшой катушки, и конденсатора, с помощью которого изменяют знак и значение реактивной составляющей. Таким образом, реактивная составляющая представляет собой алгебраическую сумму сопротивлений X=wL - 1/wC. Для более удобного выбора диапазона изменения x емкость должна состоять из суммы двух емкостей - постоянной и переменной. Перед измерениями необходимо снять регулировочный график, подобный показанному на рис. 3.17. Для этого следует знать суммарное значение toL, которое складывается из постоянной сосредоточенной индуктивности и паразитных индуктивностей реальных элементов (конденсаторов, резисторов, элементов монтажа). Это значение определяется из условия последовательного резонанса. Находя положение ротора переменного конденсатора, соответствующее последовательному резонансу, измеряют затем Срез и из условия резонанса x=q вычисляют значение wL, после чего путем расчета получают регулировочный график. Само измерение гвх состоит в последовательном подборе сопротивлений r и x двухполюсника с целью получения режима, при котором Г=0.

Описанная методика позволяет измерять достаточно малые сопротивления. В зависимости от качества изготовления двухполюсника и тщательности проведения измерений можно измерить минимальные значения активной составляющей гвх (0,1 Ом) и реактивной (1,5 Ом).