Wzmacniacze mikrofalowe
3. Wzmacniacz jednostopniowy
Przygotowanie tranzystora
Przy doborze tranzystora zwracamy uwagę na jego współczynnik stabilności K. Współczynnik ten wiąże ze sobą rozmaite wyrazy macierzy rozproszenia – zależność (4-25):
(4-25) |
Wykazano, że warunkiem koniecznym i wystarczającym bezwarunkowej stabilności jest aby współczynnik stabilności K>1.
Przykład przebiegu zależności K(f) dla jednego z typów tranzystorów pokazano na rys.4.5A. Projektowanie wzmacniacza dla częstotliwości, dla których K<1 i tranzystor jest stabilny warunkowo jest oczywiście możliwe, ale wymaga ostrożności, aby nie dopuścić do wzbudzenia. Prostszym rozwiązaniem jest ustabilizowanie tranzystora przez dodanie 1..2 rezystancji. Procedurę stabilizacji pokazano na rys.4.5.
Rys.4.5. Ilustracja procedury ustabilizowania tranzystora rezystorami zewnętrznymi.
A) Współczynnik stabilności K(f) przed stabilizacją i po ustabilizowaniu.
B) Zewnętrzne rezystory RS i RR stabilizujące tranzystor. C) Wpływ stabilizacji na wartość transmitancji │S21(f)│ maksymalnego wzmocnienia MAG (f).
Ustabilizowanie tranzystora polega na dodaniu rezystancji, które zmienią wartości K(f), aby w całym paśmie częstotliwości tranzystor był stabilny bezwarunkowo. Propozycję takiego układu pokazano na rys.4.5B. Dobierając wartości elementów rezystywnych należy mieć na uwadze proste uwarunkowania. Rezystancja szeregowa powinna być RS<<50Ω, a równoległa RR>>50Ω. Wtedy redukcja wzmocnienia będzie stosunkowo niewielka. Potwierdzają to rezultaty obliczeń symulacyjnych przedstawione na rys.4.5C. Redukcja │S21│ jest niewielka, natomiast w zakresie małych częstotliwości istotnie zmalała wartość maksymalnego wzmocnienia do nieco ponad 100 (20dB). Jest to wartość wystarczająco duża, aby projektować wzmacniacz.
Rezystory stabilizujące można umieścić po stronie wyjściowej tranzystora. Jednak zaleca się wykonanie próby w układzie 4.5B, gdyż ich obecność ułatwi dopasowanie.
Ważnym fragmentem procesu projektowania wzmacniacza jest dobranie obwodu zasilanie tranzystora. Opracowano wiele wersji takich obwodów i projektant znajdzie tu wiele możliwości.