Транзистор I I. с одним * Т затвором ,

Транзистор с двумя затворами

Рис. 13.10. Определение S-параметров четырехполюсника (а) и шестиполюсника (б)

виде четырехполюсников и описываются параметрами рассеяния (S-napa-метры). С помощью параметров рассеяния четырех- или шестиполюсника можно описывать характеристики параметров на переменном токе (рис. 13.10).

Транзисторы обычно включаются по схеме с общим истоком, поэтому для расчета усилителей применяются параметры рассеяния. Для расчета усилителей на ПТШ с одним затвором измеряются 5-параметры четырехполюсника, а на ПТШ с двумя затворами - -параметры шести- и четырехполюсника при режиме короткого замыкания второго затвора по переменному току.

Применение -параметров на СВЧ имеет след}аощие преимущества. Во-первых, требование включения на входе и выходе транзистора сопротивлений (обычно 50 Ом) на СВЧ легко выполнимо за счет использования длинных линий с характеристическим сопротивлением 50 Ом независимо от диапазона частот. Во-вторых, такое включение обеспечивает устойчивый режим работы транзистора на всех частотах. В-третьих, для проектирования СВЧ усилителей широко развиты теория и методы расчета с использованием 5-параметров. И, наконец, для измерения -параметров можно применять измерительную аппаратуру, получившую на протяжении более 15 лет широкое распространение.

Некоторые параметры транзистора можно получить из простых измерений. Например, определяется коэффициентом усиления и на низких частотах для однозатворного ПТШ получаем

2, =-~25Zo. (13.9)

Для Zo = 50Ом и 5 = 50мА/В значение 52i = -100-0,05 = -5, что соответствует коэффициенту усиления по мощности 14 дБ. Такой большой коэффициент достигается соответствующим проектированием усилителя с учетом устойтавости транзистора.

В случае двухзатворного ПТШ коэффициент усиления определяется крутизной В АХ транзистора но обоим затворам (5 j, 5*2):

5хЗг

У 21 =-

721721

1 \ Г 722 +7l

722 +711

(13.10)

Рис. 13.11. Схемы включения кристалла GaAs ПТШ (а) и их микрополосковые структуры (б)

Общий исток

Общий 3 отбор

Общий сток

-1-I-

i I

Вход Выход

Плоскости отсчета

Земля -г

Вход Выход

Плоскости отсчета

Земля т

Вход Выход

Плоскости отсчета

При этом для обеспечения максимального коэффициента усиления параметры Si и Si должны быть оптимизированы. Такая зависимость У2\ ОТ значения крутизны 5, [выражение (13.10)] используется в усилителях с регулируемым коэффициентом усиления по второму затвору.

Измеренные параметры рассеяния при одном из включений (например, по схеме с общим истоком) могут быть использованы для расчета 5-параметров при других включениях (с общим затвором и общим стоком). Возможные варианты включения ПТШ показаны на рис. 13.10. Этот способ применим только для собственного кристалла транзистора в отсутствие паразитной индуктивности в общей цепи. Если это условие не выполняется, то параметры транзистора необходимо измерять в том включении и в том корпусе, в котором он будет использоваться в конкретной схеме.

На практике чаще всего измеряют .S-параметры GaAs ПТШ по схеме с общим истоком. Это обеспечивает получение в усилителях максимального коэффициента усиления. Для генераторов предпочтительнее использовать включение транзистора по схеме с общим затвором. В этом случае 122 1 > >1 в широком диапазоне частот. Данный параметр чувствителен к изменению индуктивности в цепи затвора, которая должна тщательно контролироваться.

Для удобства 5-параметры транзисторов измеряются в СВЧ тракте с волновым сопротивлением 50 Ом. При определении -параметров кристаллов GaAs ПТШ их обычно включают в микрополосковую линию с волновым сопротивлением 50 Ом. В этом случае необходимо тщательно выбирать плоскости отсчета при проведении калибровки, создавая режим короткого замыкания или холостого хода в этих плоскостях (рис. 13.11). Характерис-

перев.

На рис. 13.10 а,-, - падающие и отраженные волны мощности, i -1,2, 3. - Прим.

Это обеспечивает работу генератора без введения общих цепей обратной связи. -

При.м. перев.