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.

Если не секрет, какой тип транзисторов закладывали?

Сообщение отредактировал Proffessor - Jun 8 2016, 09:44

[MW_des]

Если не секрет, какой тип транзисторов закладывали?

Это интегральная технология. Измерения ВАХ есть только до 3 В, но пишут что модель действительно вплоть до 4.5 В.

[Proffessor]

Это интегральная технология. Измерения ВАХ есть только до 3 В, но пишут что модель действительно вплоть до 4.5 В.

Мне тоже стало интересно и я смоделил в AWRDE. Сперва классический каскад с ОЭ, а затем каскод. Чтобы получить на выходе заданную мощность, и хотя бы усиление 11dB, пришлось проделать следующее:
1. Изменить некоторые параметры в модели транзистора GBJT, предлагаемой по умолчанию: снизить постоянную времени задержки база-коллектор с 0,017 до 0,001ns, уменьшить сопртивление базы до 1 Ohm.
2. Повысить начальный постоянный ток коллекторов транзисторов с 22 до 43mA.
3. Уменьшить эмиттерный резистор с 10 до 5 Ohm и зашунтировать его блокировочным конденсатором.
4. Ввести на вход и на выход цепи согласования (в виде условно четвертьволновых отрезков линий), потому как без них входное сопротивление каскада 14 Ohm, выходное 31 Ohm.
5. Не устанавливать блокирующий конденсатор с базы верхнего транзистора на землю, с ним все признаки самовозбуда: на диаграмме Смита входного импеданса вся кривая выскакивает в "молоко", то есть активная часть входного сопротивления отрицательна.

По нагрузочной петле получается, пиковый ток нижнего транзистора 142mA, пиковое напряжение 3,4V.
Получается, что каскодная схема более устойчива, чем простой ОЭ, при любых настройках согласующих цепей не возбуждается. Можно еще попытаться повысить коэффициент усиления установкой последовательной RC-цепочки с базы верхнего транзистора на землю.

Сообщение отредактировал Proffessor - Jun 9 2016, 11:39