Высокочастотный составной транзистор Советский патент 1988 года по МПК H03F3/19 

ю

4

сл

(puff.l

Изобретение относится к радиоте. нике и может быть использовано в высокочастотных генераторных каскадах с резонансной нагрузкой,

Целью изобретения является повышение КПД.

На фиг.1 приведена принципиальная электрическая схема высокочастотного составного транзистора; на фиг.2 - векторная диаграмма токов и напряжений в эмиттерной цепи первого и базовой цепи второго транзисторов; на фиг.З - векторная диаграмма токов первого и второго транзисторов, тока и напряжения на нагрузке.

Высокочастотный составной транзистор содержит первый и второй транзисторы 1 и 2, резистор 3, индуктивный элемент 4 и конденсатор 5.

Высокочастотный составной транзистор работает следующим образом.

Входное сопротивление второго транзистора 2 до частот в сотни мегагерц можно представить в виде последовательного соединения эквивалентных резистора конденсатора С..,. . Примем за опорный (фиг. 2) векЬ 2

тор базового тока второго транзистора 2 тогда напряжение U R g,; на RRV совпадает по фазе с вектором Ij, а напряжение L j.g.jHa конденсаторе Свх7 отстает от этого вектора на угол Г/2. Напряжение на переходе база-эмиттер второго транзистора 2 iV Tjj представляет собой сумму векто- :ов UR gxi и - сах 1 -Ток 1д через резистор. ,-3 совпад ает по фазе с напряже- иием и6j. Ток I через конденсатор 5 ::;1вен сумме токов IR и Ig. Напряжение UC на конденсаторе 5 отстает от тока 1с на угол /2. Напряжение, t на индуктивном элементе 4 .равно сумме векторов U(. и tlg , при этом ток 1ц че- рез индуктивный элемент 4 отстает по «tase от напряжения U, на угол /2

С) ,

Эм;;ттерный ток первого транзистора 1 Ij равен сумме векторов токов t и 1с (под указанными обозначениями всех токов и напряжений в цепях вы- сокочастотного составного транзистора понимаются их первые гармоники). Как видно из векторной диаграммы, приведенной на фиг.2, ток базы второго транзистора 2 1 опережает по фазе эмиттера первого транзистора 1 . на угол ( Компенсация фазового сдвига между коллекторными токами

nejiBoro и второго транзисторов 1,2 (i и l«.j) в высокочастотном составном транзисторе достигается, когда фазовый угол Cf равен по абсолютной величине фазовому углу Lf меящу коллекторными токами,в составном транзисторе без индуктивного элемента 4, резистора 3 и конденсатора 5.

Оптимальное согласование, при котором источник сигнала отдает в нагрузку максимальную мощность, достигается при комгшексно-сопряженном согласовании внутреннего сопротивления источника сигнала с сопротивлением нагрузки. В данном высокочастот- рюм составном транзисторе необходимо, .чтобы выходной импеданс первого трян- зистора и его нагрузка, которой является базовая цепь первого транзистора с внешними RCL-элементами, бьши комплексно-сопряженными. Система из трех уравнений для нахояшения опти- мапьнъгх (с точки зрения согласования - номиналов резистора 3, индуктивного элемента 4 и конденсатора 5 (R, L и С) может быть записана следующим образом:

о тп R R

wLR-t-wLRo.,- -:;-;; - Р

wCj, ,j wC

90 -arctgR R 1

8«2

81(7

ЪЧ1

RBJCW L

Re Z 61,,, 1 j i

,-b(Xe,+tJL - )2

u,LK,,-.(X,,-- -)

,i ji

Rl«+(X,,4U)L - )2

де w - циклическая частота; R и X 5, - активная и реактивная составляющие входного сопротивления цепи п точках b-d (фиг.1),

f RexiR Re.(-p--)

OiC

(.,- M-;;;)

.R/tt C

(RH-Rg,, )2+( 1)2

lOb я , ,;

t.e(Zj ) и JTn(,) - реальная и мнимая «части выходного сопротивле 16241

ния первого транзистора 1 со стороны эмиттера.

Величины (f, ы, RB,i,Cg,,,Rc (Z,,), Jm() могут быть рассчитаны исходя из заданных рабочей частоты каскада на высокочастотном составном транзисторе и мощности, которую каскад должен отдавать в нагрузку.

Если номиналы L, С и R удовлетво- ,Q ряют приведенной системе уравнений, то фазовый сдвиг между коллекторными токами первого и второго транзисторов 1, 2 равен нулю, и транзисторы оказываются нагруженными по своим коллек- торным цепям на число активные кажущиеся сопротивления. Векторная диаграмма для случая компенсации фазового сдвига ( между токами 1 и 1 в высокочастотном составном транзисторе2о показана на фиг.З.

Первый транзистор 1 под комплексно-сопряженном согласовании по цепи эмиттера работает, как и по цепи коллектора, на чисто активную нагрузку, 25 при этом мощность возОуждения второго транзистора 2 оказывается максимальной.

154

По аналогии с данным высокочастотным составным транзистором могут быть выполнены составные транзисторы по схемам: общий коллектор - общий эмиттер, общий исток - общий змиттер, общий сток - общий эмиттер.

Формула изобретения

Высокочастотный составной транзистор, содержащий первый и второй транзисторы одинаковой структуры, база первого, эмиттер второго и объе- дин€Й 1ые коллекторы первого и второго транзисторов являются соответственно базой, эмиттером и коллектором высокочастотного составного транзистора, между базой и эмиттером второго транзистора включен резистор, отличающийся тем, что, с целью повьппения КПД, введены индуктивный элемент и конденсатор, первые выводы которых подключены к эмиттеру первого транзистора, а вторые - соответственно к эмиттеру и базе второго транзистора.

.J

Изобретение относится к радиотехнике и м.О. использовано в ВЧ-ге- нераторных каскадах с резонансной нагрузкой. Цель изобретения - повьппение КПД. ВЧ-составной транзистор содержит транзисторы 1, 2 одинаковой структуры, резистор 3. Цель достигается введением индуктивного элемента А и конденсатора 5. В данном ВЧ-сос- тавном транзисторе необходимо, чтобы выходной . импеданс первого транзистора и его нагрузка, которой является базовая цепь первого транзистора с внешними RCL-элементами, были комплексно-сопряженными. Транзистор 1 при комплексно-сопряженном согласовании по цепи эмиттера работает, как и по цепи коллектора, на чисто активную нагрузку, при этом мощность возбуждения транзистора 2 оказывается максимальной. По аналогии с данным ВЧ- составным транзистором м.б. выполнены соста- ные транзисторы по схемам: об- ций коллектор - обший эмиттер, общий исток - общий эмиттер, общий сток - общий эмиттер. 3 ил. (Л

(pue.2