3.4. Метод измерения кур и nK

Для характеристики способности транзистора уси­ливать сигнал используется коэффициент усиления по мощности К_ур. В обозначение К_ур добавляется индекс (по), если речь идет о линейных транзисторах. Так как методы измерения Кур и K_ур(ПО) во многом совпадают, то будем рассматривать метод измерения К_ур, допол­няя его особенностями измерения K_ур(ПО).

Существуют различные способы определения коэф­фициентов усиления по мощности в зависимости от конкретных условий измерения на входе и выходе [24]. Для определения Кур необходимо найти значе­ния входной и выходной мощностей. Вопросы, связан­ные с измерением Р_вь,_х и Р_Вых(по), были рассмотрены в 3.3, поэтому остановимся только на измерении Р_вх и P_вх(п0), а также на условиях, при которых на вход транзистора может быть передана достаточно боль­шая доля мощности от генератора возбуждения.

Чтобы получить необходимые значения мощности непосредственно на входе транзистора от генератора возбуждения со стандартным выходным сопротивле­нием, необходимо включить между ними согласующее устройство, аналогичное выходному. Входное согласующее устройство также является трансформатором со­противлений, и, следовательно, схема измерения К_ур в целом является узкополосным усилителем мощности (рис. 3.4). Необходимо заметить, что, несмотря на практическое отсутствие потерь активной мощности во входном согласующем устройстве, не вся она поступает с выхода генератора возбуждения на вход испытуемо­го транзистора из-за неизбежного присутствия отра­женного сигнала. Амплитуда этого сигнала может со­ставлять до 1/3 амплитуды падающего сигнала; она уменьшает мощность на входе транзистора в соответ­ствии с выражением Лшх=А-(1 — |Г|²), где Р_г — мощ­ность генератора.

Рис. 3.4. Структурная схема установки для измерения Р_Вых, K_уp, М₃(М₅) и nк:

1 — генератор возбуждения; 2 — ослабитель входного сигнала; 3 — фильтр вы­соких частот; 4 — измеритель мощности проходящего сигнала; 5 — контактное устройство (а и г — входное и выходное согласующие устройства; б и в — элементы для задания режима I_Б и U_K); 6 — блок питания E_к; 7 — фильтр высоких частот; 8 — анализатор спектра; 9 — ослабитель выходного сигнала; 10 — измеритель поглощаемой мощности

Из этого следует, что для измерения Р_вх необходи­мо иметь во входной цепи измеритель |Г| или ватт­метр проходящей мощности, что не всегда возможно из-за отсутствия приборов с необходимыми характе­ристиками. По этой причине для мощных транзисторов принято определять номинальный коэффициент усиления по мощности

K_урном⁼Р_вых/Р_вх.ном. (3.13)

Здесь Р_вых — действующее значение мощности сигнала в нагрузке; Р_вх.ном — действующее значение номиналь­ной мощности генератора возбуждения. Под номиналь­ной мощностью генератора понимается мощность сигна­ла, которую он может отдать на согласованную на­грузку.

Для мощных линейных транзисторов значение K_{урном(по)} по существу определяется по той же форму­ле (3.13), что и K_ур. Это объясняется тем, что Р_вх(по) находится так же, как и Р_вых(по), согласно выражению (3.12). Иногда для краткости индекс «ном» у Кур и Р_вх опускается, но нужно иметь в виду, что для мощ­ных линейных транзисторов всегда используется выра­жение (3.13).

Значения К_ур и K_урном будут совпадать только в том случае, если |Г|=0. На практике значение K_уpном всегда ниже значения Кур, особенно если по условиям измерения других параметров, определяемых одновре­менно с Дурном, не всегда целесообразен режим, при котором |Г|=0. Различие между К_ур и H_уpном может достигать 20 — 25 %.

Таким образом, практически методика измерения кур состоит в подборе эквивалентных комплексных сопротивлений нагрузки z_гн.экв и генератора z_г.экв, ко­торые позволяют получить необходимую мощность в нагрузке при минимальной амплитуде входного сигна­ла [31]. После того, как подбор сделан, определяется номинальная мощность Р_вх генератора возбуждения, соответствующая данному положению регулятора амп­литуды, и по формуле (3.13) рассчитывается значение К_ур или K_ур(по). При измерении K_ур(ПО) во входную Цепь испытуемого транзистора может быть подано сме­щение по постоянному току, если это оговорено усло­виями измерения.

Одновременно с измерением Р_Вых, Кур, характери­зующими усилительные свойства транзистора, измеряется коэффициент полезного действия коллекторной це­пи, являющийся энергетическим показателем режима работы: nк = Р_вых/(I_кU_и.п), где Р_ВЬ1Х — мощность сиг­нала в нагрузке; U_m._n — напряжение питания коллек­торной цепи; /к — постоянная составляющая тока кол­лектора. При измерении параметров транзисторов в ре­жиме однотонового сигнала nк = 60 — 70 %, а в режиме двухтонового, когда предъявляют более жесткие тре­бования к форме сигнала, nк=45 — 55 %.