Устройство для измерения параметров транзисторов ВЧ и СВЧ-диапазонов Советский патент 1984 года по МПК G01R31/26 

Изобретение относится к измерению электрических величин, а именно к контролю электрических параметров ВЧ. к СВЧ-транзисторов. Известно устройство для измерени выходной мощности-и коэффициента усиления по мощности. СВЧ мощных транзисторов, содержащее генератор $ делитель, измерительный приемник, индикатор, ответвитель мощности и измерительные зонды lj . Недостатком устройства является невозможность неразрушающего измере ния максимальной выходной мощности.. Нпяболее близким к изобретению по тс:Х 1Ической сущности является устройство для измерения параметров транзисторов ВЧ-и СВЧ-диапазонов, содержатдае последовательно соединенные возбуждающий генератор, нзме ригель проходящей мощности разъем для подключения испытуемого транзистора и оконечный измеритель мощности, при этом к входной клемме разъема для подключения исследуемог транзистора подсоединен первьй дрос сель, а к вькодной - второй дроссель, а также блок питания и блок (защит 2| , Однако .при измерении выходной мощности в процессе поиска оптималь ной настройки измерительного генера ра испытуемый транзистор подвергает ся перегрузкам по напряжению к рассеиваемой мощности, что может приводить к выходу транзистора из стро Кроме того, известное устройство не позволяет также осузцествлять нерйзрушающие измерения максимальной выходной мощности СВЧ транзистора и определить предельную мощность рассеивания, так. как в устройстве не используется критерий достижения максимальной мощности рассеивания - температура транзисторной структуры. При этом существеиньи недостатко известного устройства является возможность деградации параметров ВЧ и СВЧ транзисторов при измерении выходной мощности в режиме работы с рассогласованной нагрузкой, так как при этом из-за наличия мощности отраженной волны возможна перегрузк испытуемого транзистора по мощности рассеивания даже при токах коллектора, не превышающих порога срабаты вания б.лока защиты. Цель изобретения - измерение макесимально допустимого значения рабочей мощности испытуемого транзистора и максимальной мощности, рассеивания при обеспечении неразрушающего контроля, Поставленная цель достигается тем, что в устройство для измерения параметров транзисторов ВЧ-и СВЧ-диапазона, содержащее последовательно сое.диненные. возбуждающий генератор, измеритель проходящей мощности, разъем для подключения испытуемого транзистора и оконечный измеритель мощности., при этом к входной клемме разъема для подключения испытуемого транзистора подсоединен первый дроссель, а к выходной - второй дроссель, а также блок питания и блок защиты, введены датчик температуры, генератор импульсов, генератор тока, измеритель тока, измеритель напряжения, два управляемых ключа, при этом возбуждающий генератор выполнен модулируемым, блок защиты состоит из последовательно соединенных порогового элемента и третьего управляемого ключа, перBbril: дроссель через первый управляемый ключ соединен с земляной шиной и датчиком температуры, выход которого соединен с входом порогового элемента, генератор измерительного тока и второй управляемый ключ включены последо.вательно между выходом и входом датчика- температуры, выход генера.тора и.мпульсов соединен с управлякяд и входами возбуждающего генератора и первого, второго и третьего управляемых ключей, один из выводов блока питания через индикатор тока соединен с вторьм дросселем и измерителем напряжения, а другой вывод через третий управляемый ключ - с общей игиной. При этом оконечный измеритель мощности подсоединен к разьему для подключения испытуемого транзистора через введенный направленный ответвитель, к выходу основного плеча которого подключена введенная рассогласованная нагрузка. На чертеже приведена структурная электри геская схема устройства для . измерения параметров транзисторов ВЧ- и СВЧ --диапазонов, Устройство для измерения параметров транзисторов ВЧ-и-СВЧ-диапазонов содержит последовательно соединенные

возбуждающий генератор 1, измеритель

2проходящей мощности, разъем 3 для подключения испытуемого транзистора А и оконечный измеритель 5 мощности, при этом к входной клемме разъема

3для подключения испытуемого транзистора 4 подсоединен первый дроссел

6,а к выходной - первый дроссель

7,а также блок 8 питания и блок 9 защиты, датчик 10 температуры, генератор импульсов, генератор , измеритель 13 тока, измеритель 14 напряжения, два управляемых ключа 15 и 16, причем возбуждающий генератор 1 выполнен модулируемым, блок 9 защиты состоит из последовательно соединенных порогового элемента 17 и третьего управляемого ключа 18. Первый дроссель 6 через первый управляемый ключ 15 соединен с земляной пшной и датчиком 10 температуры, выход которого соединен

с входом порогового элемента 17. Генератор 12 измерительного тока и второй управляемый ключ включены последовательно между выходом и входом датчика 10 температуры. Выход генератора 11 импульсов соединен с управляющими входами возбуждающего генератора 1 и первото, второго и третьего управляемых ключей 15,16 и 18. Один из выводов блока 8 питания через индикатор 13 тока соединен с дросселем 7 и измерителем 14 напряжения, а второй вывод через третий управляемый ключ 18 соединен с общей шиной, при этом оконечный измеритель 5 мощности подсоединен к разъему 3 для подключения испытуемого транзистора 4 через введенный направленньй ответвитель 19, к выходу основного плеча которого подключена введенная рассогласованная нагрузка 20. Устройство для измерения парамет- 45 ность ров транзисторов ВЧ-и СВЧ-диапазонов работает следующим образом. . На коллектор испытуемого транзистора 4 подается постоянное напряжени а на его вход - мощность возбуждения, значение которой плавно увеличивается от нуля до значения, при котором температура кристалла транзистора достигает предельно допустимой, например 160 С для крениевых транзисторов. Измерение температуры кристалла испытуемого транзистора 4 осуществляется с помощью термочувствительного параметра, например напряжения эмиттер-база.

По сигналам генератора 11 им5 пульсов периодически на время 2030 МКС с частотой i 100Гц производятся отключения греющей СВЧ мощности возбуждающего генератора 1 и коллекторного напряжения испытуемого тран0 зистора 4 с помощью мощного управляющего ключа 18.

За время 20-30 мкс не происходит заметного остывания испытуемого транзистора 4, поскольку термически

5 постоянная для мощных ВЧ и СВЧ

транзисторов составляет более 500 мкс, После отключения греющей мо1цности через первый дроссель h и открьгтый управляемый ключ 16 п базу испытуемо0 го транзистора 4 поступает постоянный измерительный ток от генератора 12 тока, с помощью которого производится измерение ла 1ряже11ия эмиттер-база испытуемого транзистора 4. на включение ключа 16 и отключение управляемого ключа 15 поступает с генератора 11 импульсов. Измерительный ток величиной 5-10 мЛ разветвляется между двумя параллельныья цепями, первая из

0 KdTopbtx образована датчиком 10 температуры, выполненным в виде резистивмого делителя, состоящего из резисторов 21 и 22, вторая - сопротивле1 ием р-п-перехода база-эмиттер исследуемого

5 транзистора 4 и резистором 23. Величина тока и падение напряжения на резисторе 23 зависят от величины сопротивления р-п-перехода база-эмиттер, а следовательно, от температуры крис0 талла.

При достижении температурой кристалла предельло допустимого значения срабатывает пороговый элемент 17 с сигнальным элементом 24. Чувствительдатчика 10 температуры предварительно устанавливается с помощью переменного резистора 21 на основе экспериментально полученных данных для конкретного типа испытуемых тра зистороп, В момент срабатывания порогового элемента 17 защиты фиксируются значения f входной мощности Р возбуждающего генератора 1, выходной мощкости Pjiji,, с помощью измерителя 5 оконечной мощности, потребляемого тока 0ц измерителем 13 тока напряжения на коллекторе испытуемого транЛ,УН - измерителем 14 напряэисторажения. Таким образом, максимальная мощность рассеивания P,v,x на коллек|Л}СС.

торе испытуемого транзистора 4, соотЕетствук щая достижению предельно допустимой;, температуры кристаллаJ легко определяется из выражения

Ррасс. 3ки.к

Bblf

Достижение неразрушающего характера испытаний, благодаря защиту испытуемого транзистора 4, основанной на критерии достижения, температурой .коллекторного перехода (То(;р.удц(. предельно допустимого значения равного Цадл.ип 160°С, обеспечивает возможность испытания ВЧ и СВЧ транзисторов в режиме рассогласованной нагрузки. В этом случае оконечный измеритель 5 мощности подключается через направленньй ответвитель 19-с подключенной к его выходу рассогласованной нагрузкой 20 с переменной фазой, при этом предварительно производят настройку измерителя 5 проходной мощности при заданном уровне выходной мощности. Затем подключают оконечный измеритель 5 мощности с заранее/устгновленным . уровнем рассогласования комплексной рассогласованной нагрузки 20 и производят изменение Лазы рассогласованной нагрузки 20 в пределах О-ЗбО.

1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ПАРАМЕТРОВ ТРАНЗИСТОРОВ ВЧ-И СВЧ-ДИАПАЗОНОВ, содержащее последовательно соединенные возбуждающий генератор, измеритель проходящей мощности, разъем ДЛЯ подключения испытуемого транзистора и оконечный измеритель мощности, при этом к входной клемме разъема ДЛЯ подключения испытуемого транзистора подсоединен первый дроссель, а к выходной - второй дроссель, а также блок питания и блок защиты, отличающееся тем, что, .с целью измерения максимально допустимого значения рабочей мощности испытуемого транзистора и максимальной мощности рассеивания при обеспечении неразрушающего контроля, введены датчик температуры, генератор импульсов, генератор тока, измеритель тока, измеритель напряжения, два управляемых ключа, при этом возбуждающий генератор выполнен модулируемым, блок защиты состоит из последовательно соединенных порогового элемента и третьего управляемого ключа, первый дроссель через первый управляемый КЛЮЧ соединен с земляной шиной и датчиком температуры, выход которого сое динен с входом порогового элемента, генератор измерительного тока и второй управляемый ключ включены последовательно между выходом и входом датчика температуры, выход генератора импульсов соединен с управляющими входами возбуждающего генератора и первого, второго и третьего управляемых ключей, один из выводов блока питания через индикатор тока соединен с вторым дросселем и измерителем О е напряжения, а другой вывод через третий управляемый ключ - с общей ши$iai ной. 2. Устройство по П.1, отлиьэ чающееся тем, что оконечный ОЛ измеритель мощности подсоединен к СЛ разъему для подключения испытуемого а транзистора через введенный направленный ответвитель, к выходу основного плеча которого подключена введенная рассогласованная нагрузка.