3.8. Методика измерения zbx

На первый взгляд может показаться, что измере­ние входного сопротивления транзистора Z_3X=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_r, можно измерить конкретные величины элемен­тов согласующего устройства и обычным способом рассчитать эквивалентное сопротивление z_г.экв на вхо­де транзистора. Сопряженная ему величина и будет zbx. Однако на самом деле определение z_ВХ — 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 z_вх [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 z_вх 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 z_ВХ мощных ВЧ транзисторов превышает сами из­меряемые значения.

На практике применяется сложный, но позволяющий Достаточно точно определять составляющие г_вх, метод Замещения. Этот метод при определении г_вх 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 K_ур.) Затем, устанавливая вместо испытуемого транзистора двухполюсник и подбирая его элементы так, чтобы коэффициент отражения [Г] был близок к нулю, определяют сопротивление двухполюсника, кото­рое равно z_BX (z_Вх=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 г_вх 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 г_вх (0,1 Ом) и реактивной (1,5 Ом).

Рис. 3.17. Типовая зависимость ±jX=f(n) для эквивалентного двухполюсника

Методика измерения z_bx, основанная на методе за­мещения, может быть использована не только тогда, когда измерение энергетических параметров транзистора проводится в режиме согласования по входу. Часто для получения наилучших значений параметров использует­ся режим, отличающийся от согласованного. В этом слу­чае с помощью метода замещения можно определить эквивалентное сопротивление генератора z_г.экв, вклю­ченного на входе транзистора. Порядок измерений оста­ется таким же, так же определяются элементы эквива­лентного двухполюсника, а сопротивление z_r.3kb явля­ется комплексно-сопряженным с сопротивлением экви­валентного двухполюсника.

Отметим, что если наилучшее сочетание значений параметров получено в режиме, где |Г|=/=0, то разра­ботчику аппаратуры желательно знать не входное со­противление z_вх> а сопротивление z_г.экв, потому что имен­но с его помощью можно спроектировать аппаратуру оптимальным образом.