Спосіб виміру граничної частоти надвисокочастотних транзисторів

G01 R 31/26 СПОСІБ ВИМІРУ ГРАНИЧНОЇ ЧАСТОТИ НАДВИСОКОЧАСТОТНИХ ТРАНЗИСТОРІВ Винахід відносить ся до області вимірюваль ної техніки і може бут и використаний при вимірі граничної частоти надвисокочастотних (НВЧ) транзисторів. Відомий спосіб виміру граничної частоти, заснований на вимірі модуля коефіцієнта передачі струму І п21Е І на одній фікосованій частоті в схемі з загальним емітером (див. Довідник по радіовимірюваль них приладах/ Під ред. B.C. Насонова. Т.1. - М.:Сов. Радіо, 1976. - 232 с.) Значення модуля знаходиться через визначення відношення фіксованого струму бази до визначеного струму колектора. Фіксований струм бази задається генератором струму, утвореним рівнобіжним контуром і резистором. Вимір струму колектора здійснюється при завданні режиму короткого замикання (КЗ) (за допомогою конденсатора) на високій частоті по падінню напруги в колі колектора. Модуль коефіцієнта передачі струму |h21E І дорівнює відношенню струму колектора до струму бази. Гранична частота визначається по відомому значенню вимірювальної частоти й обчисленого модуля І п21Е . frp=f lh 2 1E ] , Де f rp - гранична частота яку необхідно визначити, f — частота, на якій проводиться вимір, І h21 EІ - модуль коефіцієнта передачі. Недоліками даного методу є низька точність завдання струму бази і його не стабільність; зміна струму бази при кожній заміні транзистора, обумовлена наявністю резонансного контура у вихідному колі генератора струму; крім того зниження точності (особливо з підвищенням частоти) обумовлено неточністю виміру струму колектора через погіршення режиму КЗ у колекторному колі транзистора що вимірюється. Відомий також засіб виміру граничної частоти, заснований (див. Чернушенко М., Майбородін А. В. Вимірювання параметрів електронних приладів дециметрового та сантиметрового діапазонів хвиль. -М.: Радіо і зв"язок, 1986. -336 с.) на вимірі коефіцієнта передачі струму |п21ЕІ компенсаційним методом. Сигнал від генератора високої частоти через елемент, що розв'язує, надходить на досліджуваний транзистор, ввімкнутий у вимірювальний канал. Цей сигнал, пропорційний вхідному струму транзистора, через аттенюатор і фазообертач подається в канал компенсації. Стан балансу фіксується на індикаторі, підключеному до вимірювального і компенсаційного каналам. Перед виміром схема калібрується. Для ць ого замість випробуваного транзистора в затискачі встановлюєть ся перемичка. За допомогою аттенюатора і фазообертача зрівнюються амплітуди і фази сигналів у вимірюваль ному і компенсаційному каналах. Критерієм балансу є нульові показання на індикаторі. Далі встановлюють транзистор у контактуючий пристрій, задають режим живлення транзистора За допомогою аттенюатора і фазообертача знову домагаються нульових показань на индикаторі. Зміна загасання аттенюатора і фази фазообертача при переході від балансу при калібруванні до балансу при вимірі дорівнює модулю і фазі коефіцієнта передачі струму (відповідно). Основний недолік методу - низька продуктивність вимірів, складність автоматизації вимірів. Найбіль ше близьким є спосіб виміру граничної частоти НВЧ транзисторів , заснований на вимірі фази коефіцієнта передачі струму в схемі з загальною базою arg(h216) на фіксованій частоті (див.Шамшин Е.И. і ін. Вимірювальна установка для визначення граничної частоти СВЧ транзисторів // Електронна промисловість, 1977, Вип (III). -С. 43-48.) Від генератора сигнал необхідної частоти і рівня по 50-омной лінії надходить на вхід транзистора, включеного за схемою з загаль ною базою. На виході транзистора забезпечується режим КЗ за допомогою чверть хвильового розімкнутого шлейфа, розташованого на відстані п/2 від колектора (де L - довжина хвилі). Напруга .пропорційна вхідному і вихідному струму , з пристроїв зняття сигналу , розташованих на відстані L/4 від входу і виходу транзистора, подається до входів фазометра. Калібрується вимірювач при установці в пристрій коротко замкненої перемички емітер-колектор. Далі , в контактуючий пристрій встановлюється транзистор, провадиться настроювання чверть хвильового розімкнутого шлейфа, і показання фазометра є шуканою фазою коефіцієнта передачі струму в схемі з загаль ною базою. По визначенню, ( ДЕРЖСТАНДАРТ 18604. 9-82) граничною частотою (f) є частота, на якій фаза коефіцієнта передачі струму в схемі з загальною базою зростає до rag(h216) = 1 , тобто граничну частоту знаходять із співвідношення: frp=f\arg(h216), Де frp f agr(h216) (1) - шукана гранична частота, - частота на який проводиться вимір, - фаза коефіцієнта передачі. При вимірах, відповідно до даного методу, виникає методична похибка, обумовлена неідеаль ністю короткого замикання на виході транзистора, неточністю калібрування й установки точки зняття сигналу. Для зменшення цих похибок необхідно проведення допоміжних механічних маніпуляцій, що знижують продуктивність вимірів і утрудняють автоматизацію вимірів. В основу винаходу поставлена задача створення способу виміру граничної частоти НВЧ транзисторів, у якому за рахунок введення нових операцій досягається значне зниження систематичної і методичної похибок та виключаються ручні операції по настроюванню апаратури при зміні випробуваного транзистора. За рахунок цього підвищується точність вимірів і полегшується автоматизація виміру граничної частоти НВЧ транзисторів. Поставлена задача вирішується тим, що в способі виміру граничної частоти НВЧ транзисторів який містить операцію виміру фази коефіцієнта передачі струму в схемі з загаль ною базою arg(h216) на фіксованій частоті'згідно винаходу операцію виміру фази коефіцієнта передачі роблять на двох різних частотах f1 і f2 По визначеним значенням фазових зсувів Ф1 і Ф2 обчислюють значення граничної частоти за формулою 2. frp=(f2-H)/(02-O1) де Ф1.Ф2 - фаза коеффіциєнта передачі на частоті f1/f2 відповідно Причому співвідношення між частотами вибирають з умови f1/f2=(2n-3)/(2n-1) , де п = 3,4,5,... (2) (3) На фіг. подана структурна схема пристрою, що реалізує заяв лений спосіб. Пристрій містить генератор сигналу 1, розв'язку 2, схеми зняття сигналу 3 і 6, фазометр 4 , випробуваний транзистор з контактуючим пристроєм 5, чверть хвильовий розімкнутий шлейф 7. Вихід генератора 1 через розв'язку 2 і схему зняття сигналу 3 залучений до вхідного кола випробуваного транзистора , встановленого в контактуючий пристрій 5. Вихідне коло випробуваного транзистора через схему зняття сигналу 6, навантажено на чверть хвильовий шлейф 7. Фазометр 4 підключається до вхідного і вихідного кола випробуваного транзистора , встановленого в контактуючий пристрій 5, через схеми зняття сигналу 3 і 6. Пристрій працює таким чином. Сигнал від генератора 1 частотою f1 через розв'язку 2 подається на схему зняття сигналу 3 ,з одного виходу якої сигнал надходить на опорний вхід фазометра 4 ,а з іншого - на вхід контактуючого пристрою 5 із установленим випробуваним транзистором. До виходу контактуючого пристрою 5 підключена схема зняття сигналу 6 , до одного виходу якої підключений вимірювальний вхід фазометра 4 ,а до іншого - чверть хвильовий розімкнутий шлейф 7, за допомогою якого забезпечується коротке замикання на колетрорі випробуваного транзистора, встановленого в контактуючий пристрій 5. Зсув фази Ф1 що вимірюється фіксують за показниками фазометра 4 . Потім, за допомогою генератора 1 , встановлюють частоту 12 і фіксують зсув фаз Ф2 за показниками фазометра 4 . Шукану граничну частоту обчисляють по формулі (2). Запропонований спосіб реалізується таким чином. По визначенню, (див. ДЕСТ 18604. 9-82 п. 2.4.2. ) граничною частотою frp є частота, на якій фаза коефіцієнта передачі струму в схемі з загаль ною базою зростає до arg(h216)=1, тобто граничну частоту знаходять із співвідношення: frp=f/arg(h216) при f2-q>1)/(f2-f1) (5) У запропонованому способі , як випливає з (2,5), систематична похибка вик лючаєть ся або значно знижуєть ся. Для ус уне ння метод ич но ї по хибк и, обумовленою неідеаль ністю КЗ на виході транзистора і неточністю установки точки зняття сигналу , необхідно, по-перше, забезпечит и коротке замикання на виході за допомогою чверть хвильового розімкнутого шлейфа і розташувати його точно на відстані п(І_/2) від колектора і, по-друге, напругу на вході відбирати на відстані непар ного чис ла L/4 від емітера. Таким умовам задоволь няє симетричне розташування транзистора на відстані (2п-1)І_/4 від точки знімання напруги на вході і кінця розімкнутої лінії на виході, а також вибір вимірювальних частот виходячи зі співвідношення f1/f2=(2n-3)/(2n-1) п=3,4,5... (6) Так, при f2=1 Ггц n=3 f1/f2=3/5 маємо f1=0,6 Мщ і довжину ділянки лінії ЗІ_1/4=5І_2/4 Зі збільшенням п у (6) при виборі вимірювальних частот їхня різниця Д f=f2-f1 скорочується, тобто зменшуєть ся вплив дисперсії лінії, але зростає її необхідна довжина для виконання умови : (2n-3)L1/4=(2n-1)L2/4 (7) Проте при ма лій різниці частот ( наприк лад df< 20Мгц) методична по хибка наближається до нуля і вхідну напругу можна знімати практично в будь -якій точці лінії, що можна виконати мінімаль ної довжини. СПОСІБ ВИМІРУ ГРАНИЧНОЇ ЧАСТОТИ , НАД ВИСОКО ЧАСТОТНИХ ТРАНЗИСТОРІ в 4 і ФАЗОМЕТР 1 2 Генератор Розв язка Автори: 3 5 6 7 зняття сигналу пристрій для транзистора що вимірюється зняття сигналу шлейф В. Л . Кофанов і і . Ніколаєв і в. я f 0. В . Поремський і і