Каскад на биполярных транзисторах Опции

[MW_des]

Здравствуйте, уважаемые форумчане, помогите разобраться с вопросом.

Имеется высокочастотный биполярный транзистор. Вот его ВАХ. Рабочую точку при включении с ОЭ выбрал следующую: Uc = 2 V, Ic = 20 mA, Ib = 200 uA (или где-то Ube = 0.85 V).


Коэффициент усиления (S21 и max gain - при условии согласования) в этой рабочей точке следующий:



Вопрос - как на этом транзисторе построить каскод? Задача стоит разработать усилитель мощности на каскоде, частота 5 Ггц, полоса 300 МГц, усиление 20 дБ.
1) как выбрать напряжение (или все-таки лучше задавать ток?) на базе второго транзистора (который включен с ОБ)? Исходя из каких соображений? Выбрал такой же ток базы как и у транзистора с ОЭ, получил следующее:



2) обязательно ли нужен конденсатор на базе второго биполярника? Понимаю, что это конденсатор фильтр по питанию, земля во ВЧ сигналу. Но по моему мнению он не должен ни на что особо влиять. Однако, если его убрать, то коэф.передачи падает на 20 дБ, а коэф. устойчивости выбирается из "минуса", но все равно ниже 1.

[Proffessor]

Напряжение на коллекторе нижнего (эмиттере верхнего) транзистора должно быть половина напряжения питания, из этого надо исходить, задавая напряжение на базе верхнего транзистора. Если требования по коэффициенту шума не тредъявляются, то надо выжать максимум усиления, а для этого оптимально согласовать вход и выход каскада по мощности со стандартным 50-омным трактом. Не превышая при этом максимальный устойчивый коэффициент усиления.

[1113]

Напряжение на коллекторе нижнего (эмиттере верхнего) транзистора должно быть половина напряжения питания, из этого надо исходить

откуда нижний транзистор знает какое оно - напряжение питания. чтобы понять что при половинном он находится в идеальных условиях?

[Proffessor]

откуда нижний транзистор знает какое оно - напряжение питания. чтобы понять что при половинном он находится в идеальных условиях?

Знает не транзистор, а знает разработчик. Половина питания - это максимально возможный динамический диапазон и усиление.

[1113]

Знает не транзистор, а знает разработчик. Половина питания - это максимально возможный динамический диапазон и усиление.

и какой максимальный размах напряжения (в вольтах) можно получить в таком случае на коллекторе нижнего (эмиттере верхнего) транзистора?

[MW_des]

и какой максимальный размах напряжения (в вольтах) можно получить в таком случае на коллекторе нижнего (эмиттере верхнего) транзистора?

Насколько я понял из ВАХ, напряжение пробоя этого транзистора равно ~3 В. Напряжение насыщения составляет около 0.5-1 В (ну и размах по напряжению соответственно 2-2.5 В). Поэтому оптимальная точка для максимального размаха по напряжению равна 1.5-2 В. По току выбран не А режим, а AB, чтобы кпд был повыше. Или я в принципе неправильно задаю питание каскода?

[Proffessor]

Насколько я понял из ВАХ, напряжение пробоя этого транзистора равно ~3 В. Напряжение насыщения составляет около 0.5-1 В (ну и размах по напряжению соответственно 2-2.5 В). Поэтому оптимальная точка для максимального размаха по напряжению равна 1.5-2 В. По току выбран не А режим, а AB, чтобы кпд был повыше. Или я в принципе неправильно задаю питание каскода?

Режим AB - это режим большого сигнала, и он имеет смысл только для усилителей мощности передатчиков, одновременно в режиме AB теряется смысл рассмотрения малосигнальных S-параметров. Вам следовало бы начинать с требования по мощности в нагрузке, и отсюда пошли бы все режимы по току-напряжению, и мощность на входе усилителя. Оптимизировать режим питания надо уже в процессе гармонического анализа исходя из условия максимальной мощности первой гармоники и недопущения пробоя/перегрева транзисторов.

Сообщение отредактировал Proffessor - Jun 7 2016, 08:40

[MW_des]

Режим AB - это режим большого сигнала, и он имеет смысл только для усилителей мощности передатчиков, одновременно в режиме AB теряется смысл рассмотрения малосигнальных S-параметров. Вам следовало бы начинать с требования по мощности в нагрузке, и отсюда пошли бы все режимы по току-напряжению, и мощность на входе усилителя.

Мощность 16 дБм. Планировал добиться увеличения выходной мощности увеличением кол-ва транзисторов (т.е. сложить выходные токи, т.к. напряжение пробоя низкое). Но пока хочу разобраться с работой простого каскода, как задавать токи, напряжения. Рассчитать сколько я смогу получить мощности с одного каскода (с учетом всех стабилизаций и прочего).

про режим AB я больше имел ввиду выбор рабочей точки. Анализирую пока малосигнальные параметры, пытаюсь разобраться откуда 40 дБ, застабилизировать тр-р. Потом собираюсь сделать load pull моделирование - настройку импеданса по выходу на макс.мощность. По входу на максимальное усиление.

[Proffessor]

40dB - это скорее всего максимально возможное усиление (Maximum Available Gain), а есть еще такой параметр - максимальный устойчивый коэффициент усиления (Maximum Stable Gain), найдите его в своем ADS, он должен быть существенно меньше 40dB.
16dBm - это всего лишь 2V амплитудного значения на нагрузке 50 Ohm. С одного каскада на маломощных транзисторах получить можно без проблем, если усилитель заставить отдавать больший ток в меньшую нагрузку (например 25Ohm) и поставить между выходом усилителя и нагрузкой согласующую цепь 25/50.