Ремонт принтеров, сканнеров, факсов и остальной офисной техники


назад Оглавление вперед




[9]

Методы измерения статических параметров. Методы измерения обратных токов 1кэК и 1ЭБО просты, поскольку обратные токи мощных ВЧ транзисторов лежат в диапазоне микроамперы - миллиамперы. Эти методы хорошо известны. Отметим, что обратные токи мо-. гут измеряться при подаче максимально допустимых напряжений и. таким образом, сочетаться с контролем икэЬ max и иЭБ max

Наиболее целесообразен для измерения п21Э импульсный режим измерения [25]. Однако при этом измерительная аппаратура получается достаточно сложной. Поэтому иногда используют метод измерения на постоянном токе. При измерении п21Э мощных транзисторов на постоянном токе необходимо принять во внимание следующие факторы:

1.Влияние на результат измерения обратного тока, поскольку ъ2]э= (1К - 1КБО)/(1Б + 1КБО). Если значения 1Б и 1КБО сравнимы

друг с другом, отсутствие учета 1КБО может вносить погрешность.

2.Нагрев транзистора во время измерения, который приводит к увеличению Л2]э. Для уменьшения нагрева приходится использовать теплоотвод. Однако полностью избавиться от нагрева транзистора не удается, и поэтому необходимо вносить определенные поправки в результаты измерений.

Методы измерения высокочастотных параметров малого сигнала.

Измерение граничной частоты fp основано на соотношении

frp =Г12Ь f,

где Ь21э - модуль коэффициента передачи тока на частоте f; следовательно, измеряя Ь21э на известной частоте, мы тем самым определяем fp. Частоту f, на которой проводятся измерения, необходимо выбирать из условия

3frpA2b<f<frp/2,(3.4)

где п21э - низкочастотный коэффициент прямой передачи тока. Принято выбирать значение f близким к нижней границе (3.4) из ряда 3, 10, 30, 100 МГц при условии, что удовлетворяется соотношение (3.4). Значение h213 современных ВЧ мощных транзисторов измеряется чаще всего на частоте 30 МГц.

Измерение \h213\ основано на его определении h213 = = IK Ток iK измеряется при включении транзистора vt в испытуемую схему (рис. 3.1) путем нахождения напряжения на токосъемном конденсаторе. При измерении Б вместо транзистора ставится замыкатель (перемычка) между зажимами база - коллектор в контактном устройстве. Поскольку в цепь базы включен генератор тока 1, то нет необходимости каждый раз измерять гв-Достаточно перед измерениями партии транзисторов сделать это один раз, отрегулировав измерительный тракт таким образом, чтобы на шкале прибора значение Ы соответствовало показанию 1121э = 1. Этот процесс называется калибровкой. Далее, измеряя

iK, на шкале прибора можно отсчитать непосредственно п21э испытуемого транзистора.

«1 ?Г.

Рис. 3.1. Структурная схема измерителя \h2i3\:

1 - генератор ВЧ сигнала; 2 - модулятор; 3 - усилитель; 4 - ВЧ детектор; 5 - синхродетектор; 6 - генератор импульсного тока 1э ; 7 - источник UK (ск и сд - конструктивные короткозамыкающие емкости коллектора в эмиттера)

Одной из существенных трудностей при измерении fp является создание условий короткого замыкания на выходе транзистора. Выходную проводимость Г1г22э можно рассчитать из эквивалентной схемы, используемой для маломощных транзисторов: Г122э = 2п"грСк+ +]\уСк. Условия короткого замыкания можно выразить как 1122э<С <Ук.з, где Укз - проводимость цепи, обеспечивающей короткое замыкание на выходе. Учитывая, что £~(0,1-0,3)£-р, можно принять 1122э~\угрСк=2п£рСк/(106), где frp, МГц, ск, пФ. Перепишем условие короткого замыкания в виде 2К.3 - 1/Ук.3 <106/(2л?ГрСк). Следует иметь в виду, что на практике Ск = 200 - 400 пФ. Для наиболее мощных ВЧ транзисторов любое включение резистора или конденсатора в качестве короткозамыкающего элемента приводит к появлению дополнительных реактивных сопротивлений из-за соединительных проводов и выводов элементов, сравнимых с реактивным сопротивлением zk,3. Кроме того, внутренние и внешние выводы транзисторов имеют собственную индуктивность. Для транзисторов с £-р=300


МГц и Ск = 300 пФ условием короткого замыкания будет к.з<105/(2п*300*300)=0,16 Ом, В то же время индуктивное сопротивление реальной индуктивности вывода, составляющей 5 нГн, на частоте измерения 30 МГц будет равно 0,2 Ом. Следовательно, даже такая индуктивность не позволяет создать хорошие условия для короткого замыкания. Поэтому для обеспечения условия короткого замыкания используется явление последовательного резонанса в выходной цепи транзистора. В качестве токосъемного элемента используется конструктивный плоскопараллельный конденсатор, емкость которого выбирается так, чтобы на частоте измерения возникал последовательный резонанс емкости конденсатора и конструктивной монтажной индуктивности (включая индуктивность выводов транзистора). Обычно емкость определяют, используя расчетную монтажную индуктивность схемы и индуктивность коллекторного вывода.

Подобный способ имеет еще и то преимущество, что при последовательном резонансе ВЧ напряжение на конденсаторе достаточно велико, вследствие чего для измерения ВЧ тока коллектора ij требуется менее чувствительный усилитель.

Другим обязательным требованием при измерении \н-цэ\ является необходимость создания на входе транзистора условия, близкого к холостому ходу, т. е.

2г»2вх,(3-5)

где 2вх - входное сопротивление транзистора на малом сигнале. Поскольку zBx мощных транзисторов достаточно мало, обеспечить условие (3.5) с помощью обычного резонансного контура несложно. Для исключения нагрева транзистора во время измерений используется импульсный режим, который заключается в подаче достаточно коротких импульсов смещения в эмиттер или базу при постоянном напряжении на коллекторе. Обычно максимальная длительность импульса тока составляет 10 - 30 мкс и в любом случае должна быть много меньше тепловой постоянной времени транзистора. Но нельзя делать длительность импульса чрезмерно малой из-за того, что для измерения параметра необходимо определенное время.

Существенную проблему представляет необходимость измерения импульсного тока коллектора. Учитывая, что выходное сопротивление для малого сигнала мощного транзистора очень мало, нельзя включить в выходную цепь даже небольшое токосъемное сопротивление для контроля тока коллектора, ибо это может привести к нарушению условия короткого замыкания. Одним из возможных решений является использование для измерения 1к трансформатора тока. На практике часто используют другой способ, а именно подачу питания транзистора по схеме ОБ, т. е. подачу импульсного тока эмиттера, величину которого указывают в соответствующей документации на транзистор вместо коллекторного тока. Этот способ исключает необходимость измерения тока коллектора 1к. Измерение же эмиттерного тока не представляет трудностей. При этом по высокой частоте транзистор включен по схеме ОЭ. Дополнительным преимуществом этого способа питания является возможность поддержания постоянного значения тока эмиттера при смене транзисторов, что значительно упрощает процедуру измерений и измерительную аппаратуру, особенно в производственных условиях. Недостатком такого способа является необходимость разработки генератора больших импульсных токов.

Отметим, что ВЧ сигнал в цепи коллектора является радиоимпульсом, поскольку режим питания транзистора импульсный. На рис. 3.1 показана схема для измерения \h21a\ мощных ВЧ транзисторов с подачей импульсного тока в эмиттер. Остановимся на одной особенности измерения \h213\. Если измерения \h219\ производятся в области 1к>1к1 указанной на зависимости 1121э=Щк) (рис. 3.2,а), то огибающая радиоимпульса тока 1к будет иметь выбросы, как показано на рис. 3.2,6. Выбросы появляются вследствие того, что на фронтах \н21а\ имеет большее значение, чем в номинальном режиме измерения, так как при этом 1к соответствует максимуму токовой зависимости \h21f\. Эти выбросы могут быть причиной значительных погрешностей измерения при использовании в измерителе пикового детектора. Поэтому наиболее целесообразно использовать в измерительном тракте синхродетектор, который позволяет измерять в плоской части огибающей радиоимпульса.

Одним из нежелательных явлений, с которыми приходится сталкиваться при измерении 1121э, является самовозбуждение, возникающее из-за появления паразитных резонансных контуров и наличия внутренней обратной связи в самом транзисторе. Для предотвращения возбуждения конструктивный конденсатор Сэ необходимо располагать непосредственно под выводом эмиттера и, кроме того, выбирать его емкость такой, чтобы она не влияла на форму импульса тока 1э и в то же время была возможно большой. Условием выбора является соотношение 1и»СэЯэ, где 1и - длительность импульса; ra - входное сопротивление транзистора в схеме ОБ, обычно составляющее при больших токах единицы и даже доли ома. Устранению самовозбуждения способствует также резистор сопротивлением в несколько ом, подключаемый в базовую цепь непосредственно к выводу базы.


Рис. 3.2. Зависимость 1121э от тока 1к и вид импульса огибающей ВЧ тока 1к для области измерения, где IK>IK1

Метод измерения емкостей. Для измерения емкостей транзистора Ск и Сэ наиболее часто используется метод емкостно-омического делителя [24]. Однако, учитывая, достаточно большие обратные токи переходов, следует применять этот метод с известной осторожностью, особенно тщательно проверяя выполнение условия, которое необходимо соблюдать для обеспечения малой погрешности измерения:

u<-"T mLK (Сэ),(36)

где G - проводимость утечки перехода. Как правило, это условие Для коллекторного перехода соблюдается, и поэтому указанный метод может быть использован для измерения Ск. Что касается измерения Сэ, то далеко не всегда удается выбрать такую частоту измерения, которая удовлетворяла бы требованию (3.6), вследствие чего приходится использовать другие методы, а именно метод замещения в параллельном резонансном контуре либо мостовой метод. Не останавливаясь на разборе этих методов, укажем, что оба они не столь производительны, как первый. Для исследовательских целей вполне пригоден метод оценки емкости Сэ по графику зависимости [24] l/Wftl/I,).

ной нагрузки» и «сопротивление нагрузки измерительной схемы». Дело в том, что мощность усиленного сигнала измеряется либо на резистивной стандартной нагрузке 50 или 75 Ом, либо, что чаще всего, с помощью измерителя мощности, входное сопротивление которого и является нагрузкой схемы. Очевидно, что от мощных ВЧ транзисторов при не слишком высоких напряжениях питания (до 50 В) нельзя получить достаточно большую мощность при столь высоком сопротивлении нагрузки. В результате между выходом транзистора и нагрузкой измерительной схемы требуется включение специального устройства, преобразующего реальные сопротивления нагрузки в требуемые малые значения. По аналогии с теорией линейных четырехполюсников такое устройство называют согласующим, хотя в полном смысле говорить о согласовании нельзя. С помощью такого устройства добиваются получения определенных сопротивлений непосредственно на выходе транзистора, соответствующих, например, максимуму отдаваемой мощности или минимуму коэффициентов комбинационных составляющих (подробнее см. в § 3.6).

Согласующее устройство должно отвечать двум основным требованиям: позволять подбирать необходимые сопротивления эквивалентной нагрузки с учетом индивидуальных свойств каждого транзистора и обеспечивать условия прохождения полученной мощности в нагрузку измерительной схемы с минимальными потерями. Для выполнения этих условий согласующее устройство должно содержать только реактивные элементы, часть из которых должна быть переменной.

Рассмотрим проблему выбора способа непосредственного измерения мощности сигнала в нагрузке. Пока не были созданы стандартные измерители больших мощностей, использовался способ, основанный на контроле напряжения uh. Мощность вычислялась по известной формуле РВых = и2н/Ин. Этот способ достаточно прост, поскольку в нем используется стандартный вольтметр. Однако он не получил широкого распространения, так как пригоден только для сигналов, близких по форме к синусоидальным. Второй способ основан на тепловом действии протекающего тока. Измерение ВЧ тока может, например, осуществляться с помощью приборов типа Т22М. При этом не нужно конт-

3.3. МЕТОД ИЗМЕРЕНИЯ Рвых

Мощность сигнала в нагрузке Рвых - один из основных параметров мощных транзисторов, так как именно она в первую очередь определяет его эксплуатационные возможности [29]. Описывая метод измерения выходной мощности рвых, следует остановиться на двух проблемах: создании непосредственно на выходе транзистора условий, при которых можно получить необходимый уровень мощности в нагрузке, и на измерении этой мощности. Рассмотрим каждую проблему в отдельности.

Известно, что, когда речь идет о транзисторе, работающем в режиме А, условия получения максимальной мощности можно сформулировать достаточно просто: выходное сопротивление транзистора и сопротивление нагрузки должны быть комплексно-сопряженными. При этом их нетрудно определить и измерить, достаточно воспользоваться известными уравнениями линейного четырехполюсника, эквивалентного транзистору, работающему в режиме А:

Ui = Zuix +Z; (3.7)



[стр.Начало] [стр.1] [стр.2] [стр.3] [стр.4] [стр.5] [стр.6] [стр.7] [стр.8] [стр.9] [стр.10] [стр.11] [стр.12] [стр.13] [стр.14] [стр.15] [стр.16] [стр.17] [стр.18] [стр.19] [стр.20] [стр.21] [стр.22] [стр.23] [стр.24] [стр.25] [стр.26]