УДК 621.382.33.083:006.354 Группа Э29
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ СТАНДАРТ СОЮЗА ССР
ТРАНЗИСТОРЫ БИПОЛЯРНЫЕ
Метод измерения постоянной времени цепи обратной связи на высокой частоте
Transistors bipolar. Method for measuring collector-tobase time constant at high frequencies.
ОКП 63 2312
ГОСТ
18604.1-80*
|СТ СЭВ 3993—831
Взамен
ГОСТ 18604.1—73
Постановлением Государственного комитета СССР по стандартам от 4 июля 1980 г. N9 3392 срок действия установлен
с 01.01.82 до 01.01.87
Несоблюдение стандарта преследуется по закону
Настоящий стандарт распространяется на биполярные транзисторы и устанавливает метод измерения постоянной времени цепи обратной связи на высокой частоте т, (далее — постоянной времени).
Общие требования при измерении должны соответствовать ГОСТ 18604.0—83 и требованиям, изложенным в соответствующих разделах настоящего стандарта.
Стандарт полностью соответствует СТ СЭВ 3993—83.
(Измененная редакция, Изм. № 1).
1. ПРИНЦИП и УСЛОВИЯ ИЗМЕРЕНИЯ
1.1. Постоянную времени тк определяют измерением модуля
коэффициента обратной связи по напряжению \hnь | в режиме малого сигнала на высокой частоте исходя из соотношения
„ _ 1^126 I
К ~ 2 nf »
где/ — частота, на которой измеряют |/гш |.
1.2. Частоту измерений / выбирают из ряда: 5, 10, 30, 100, 300 МГц; она должна удовлетворять соотношению
‘К
<2тг/ <■
-к
3(^Б +£б) ск
>
Издание официальное ★
*
Перепечатка вогпрещена
Переиздание (декабрь 1985 г.) с Изменением № I, утвержденным в апреле 1984 г. (ИУС 8—84).
где {hi2б)нч —значение параметра /г12б > измеряемое на низкой
частоте;
Lg —конструктивная паразитная индуктивность базового вывода контактодержателя, значение которой обеспечивается конструкцией узла;
Ьъ —индуктивность базового вывода транзистора;
С к —емкость коллекторного перехода транзистора
Значения Lb и С к указывают в стандартах или технических условиях на транзисторы конкретных типов (далее — стандартах) .
1.3. Измерения производят на малом переменном сигнале при температуре окружающей среды в пределах (25н=Ю) °С. Амплитуду сигнала считают достаточно малой, если при уменьшении амплитуды сигнала генератора в два раза значение измеряемого параметра изменяется менее чем на значение погрешности измерительной установки.
(Измененная редакция, Изм. № 1).
1.4. На транзистор в схеме с общей базой задают режим от источника постоянного тока эмиттера и от источника постоянного напряжения коллектор-база, который должен соответствовать указанному в стандартах.
2. АППАРАТУРА
2.1 Постоянную времени следует измерять на установке, электрическая структурная схема которой приведена на черт. 1.
Р—электронный индикатор напряжения, XX—схема, обеспечивающая условия холостого хода (схема XX), VT— измеряемый транзистор, Г Н—схема, обеспечивающая ус ловия генератора напряжения высокой частоты (схема ГН), G—генератор сигналов GB—блок питания тран
зистора
Черт 1
2.2. При измерении низкочастотных (НЧ) транзисторов в качестве схемы XX используют генератор тока, сопротивление которого (омическое в цепи эмиттера или внутреннее сспрэтизление источника питания эмиттера) должно в 100 и более раз превосхо-
дить вводное сопротивление измеряемого транзистора как на постоянном токе, так и на частоте измерения.
Пример электрической схемы для измерения тк НЧ транзисторов приведен на черт. 1 справочного приложения.
2.3. При измерении тк высокочастотных и сверхвысокочастотных (ВЧ и СВЧ) транзисторов расчетная проводимость Yxx , состоящая из действительной части проводимости на зажимах эмит-.
тер-база Re (Ух.х и модуля мнимой части проводимости на зажимах эмиттер-база \1т (УХЛ )1 должна удовлетворять условиям:
Re(K*)<
IЛп( П.х)|
0.03
Аг +
КТ
0.2
Аг+
КТ
Я^э
Re(Yx.x)<
UY™)<
экв 0,2 R*KB
шри измерении
при калибровке с помощью эквивалентной цепочки
где Дг — сопротивление в цепи эмиттера транзистора, указываемое в стандартах. Если типовое значение Дг составляет менее 30 % типового значения г, то Дг можно не
учитывать;
у=2б-10-3В при Г=300Л’;
Iэ —постоянный ток эмиттера;
R эк л — сопротивле ние резистора эквивалентной цепочки, выбирают с погрешностью ±1 %.
Примеры электрических схем XX для измерения тк ВЧ и СВЧ транзисторов приведены па черт. 2—4 справочного приложения.
(Измененная редакция, Изм. № 1).
2.4. Электронный индикатор напряжения Р (далее — прибор Р) измеряет напряжение, пропорциональное напряжению холостого хода на зажимах эмиттер-база транзистора. Чувс1вшель-ность прибора или выходное напряжение генератора высокой частоты должны быть отрегулированы таким образом, чтобы показания прибора Р при калибровке численно соответствовали значению постоянной времени эквивалентной цепочки. При калибровке установки по эталонному аттенюатору показания прибора Р должны соответствовать его ослаблению а
Нестабильность чувствительности прибора Р должна быть такой, чтобы обеспечивалось постоянство калибровки с погрешностью не более ±10 % в течение часа работы.
При применении многопредельного электронного индикатора напряжения отсчет постоянной времени производят с учетом коэффициента, соответствующего переходу со шкалы, где производили калибровку, к шкале, на которой производили измерение.
Входное сопротивление прибора Р при измерении тк НЧтранзисторов должно превышать входное сопротивление транзистора более чем в 100 раз.
Входное сопротивление прибора Р при измерении тк ВЧ и СВЧ транзисторов выбирают таким образом, чтобы обеспечивалось условие для расчетной проводимости на зажимах эмиттер-база Ух,х измеряемого транзистора, приведенное в п. 2.3.
Отклонение от литейной характеристики прибора Р не должно превышать +10 % в интервале 30—100 % шкалы.
Уровень наводок прибора Р, вызванных пульсацией напряжения источников питания измеряемого транзистора, а также внутренними и внешними паводками в схеме при отсутствии измеряемого сигнала, должен быть не более 5 % шкалы.
При контроле допускаемого значения наводки в зажимы эмиттер-база вставляют резистор с сопротивлением, равным r^max.
2.5. Блок питания транзистора GB обеспечивает заданный режим транзистора при измерении. Коэффициент пульсации выходного напряжения источника питания не должен превышать 5%.
Блок GB должен обеспечивать задание постоянного тока,внутреннее сопротивление которого не менее чем в 100 раз превышает входное сопротивление транзистора по постянному току при измерении маломощных транзисторов и не менее чем в 10 раз — при измерении мощных транзисторов.
Постояннее напряжение на коллектор V задают от источника напряжения, внутреннее сопротивление которого должно быть ик
меньше щу— при измерении тк маломощных транзисторов и к
U к
меньше щ— ~~ ПРИ измеРении мощных транзисторов, где
/к — постоянный ток коллектора, значение которого указывают в стандартах.
2.6. В качестве генератора сигналов G используется любой генератор сигналов, обеспечивающий постоянство калибровки с погрешностью, в пределах ±10 % в течение часа работы.
2.7. Схема ГН должна иметь низкое выхедное сопротивление
Z гн на зажимах коллектор-база измеряемого транзистора.
При измерении т к ВЧ и СВЧ транзисторов выходное сопротивление генератора сигналов выбирают равным волновому сопротивлению (50 или 75 Ом) линии, подводящей сигнал от генератора.
При измерении тк расчетное значение выходного сопротивления схемы ГН Zr , состоящее из действительной части выходного сопротивления генератора напряжения Re (ZrH) и модуля мнимой
части выходного сопротивления генератора напряжения |/m(Zrn)j должно удовлетворять условиям:
Re(Zrit)< ;
1
50тс fCK
Примеры электрических схемГН для измерения тк ВЧ и СВЧ транзисторов приведены на черт. 5—7 справочного приложения.
2.8. При измерении тк ВЧ и СВЧ транзисторов контактодер-жатель должен обеспечивать выполнение условий:
LB<3LB ;
^кэ^^кэ >
где LB —конструктивная паразитная индуктивность базового вывода контактодержателя;
Lb —индуктивность базового вывода транзистора;
Скэ — конструктивная паразитная емжость между выводами
коллектора и эмиттера контактодержателя;
Скэ — емкость между выводами коллектора и эмиттера транзистора.
Если шкалу прибора Р калибруют с помощью резистора /?ЭКя конденсатора С экв эквивалентной цепочки, то должно выполняться условие
скэ<о,°зсэкв.
Значения L’B , С^э обеспечиваются конструкцией узла контактодержателя. Значения Lb > Скэ указывают в стандартах
2.9. При измерении транзисторов с изолированными выводами коллектора, базы и эмиттера имеющийся корпусный вывод должен подключаться к земле (базе).
3. ПОДГОТОВКА И ПРОВЕДЕНИЕ ИЗМЕРЕНИЯ
3.1. Перед измерением следует проводить калибровку шкалы прибора Р. Калибровку проводят двумя способами.
3.2. Первым способом режим калибровки осуществляют с помощью эквивалентной цепочки, для чего в схему черт. 1 вместо транзистора VT включают эквивалентную цепочку, схема которой приведена на черт. 2.
э
о
it
к
о
Я)кв
б
Черт. 2
Емкость конденсатора С экв выбирает такой, чтобы входное сопротивление эквивалентной цепочки соответствовало условиям:
где о — угловая частота измерения,
L— индуктивное сопротивление монтажа.
Произведение R3Kв , Сзкв выбирают т^ким, чтобы калибровка и измерение производились в диапазоне 30—100 % шкалы.
Элементы эквивалентной цепочки Измеряют в схеме черт. 2 раздельно с погрешностью, не превышающей 1 %.
R экв измеряют на постоянном токе, С зкв — на переменном токе любой частоты.
При калибровке устанавливают показания прибора Р численно равными постоянной времени эквивалентной цепочки.
Частота и амплитуда переменного напряжения от генератора G при калибровке должны быть такими же, что и при измерении.
3.3. При втором способе калибровки в контактодержатель между выводами эмиттера и коллектора включают перемычку. При этом на выходе генератора G вводят аттенюатор (аттенюатор можно включать и в канал измерителя и вместо контактодержателя), значение ослабления которого а выбираЩт таким, чтобы калибровочная точка укладывалась в динамический диапазон шкалы прибора Р с погрешностью, не превышающей 5%, при этом калибровочное значение тк kic должно быть равно
3.4. После проведения калибровки в с^ему черт. 1 следует установить измеряемый транзистор. Усганав швают заданный в стандартах на транзистор режим питания Ш> постоянному току.
Т.
К клб 2ак[
3.5. Постоянную времени определяют по шкале прибора Р (при калибровке первым или вторым способом) или по аттенюатору генератора G при калибровке вторым способом, при этом прибор Р выполняет функции индикатора уровня.
3.6. Способ калибровки может отличаться от приведенного, если он обеспечивает правильное соотношение между амплитудой генератора G и чувствительностью прибора Р, точность измерения п удобство работы.
4. ПОКАЗАТЕЛИ ТОЧНОСТИ ИЗМЕРЕНИЯ
4.1. Основная погрешность измерительных установок, в которых используются стрелочные приборы, должна находиться в пределах dr 15 % конечного значения рабочей части шкалы и в пределах ±20% измеряемого значения в начале рабочей части шкалы-
4.2. Основная погрешность измерительных установок, в которых используются цифровые приборы, должна находиться в пределах ±15% измеряемого значения ±2 знака младшего разряда дискретного отсчета.
ПРИЛОЖЕНИЕ
Справочное
1. Пример электрической схемы измерения постоянной времени тк НЧ транзисторов.
цепи генератора сигналов и источника питания коллектора; С1— разделительный конденсатор; С2—блокировочный конденсатор; Р— электронный индикатор напряжения; Z—ограничитель напряже
ния; G—генератор сигналов; PV—измеритель напряжения
Черт. 1
Основные элементы схемы измерения должны соответствовать требованиям, указанным в разд 2 настоящего стандарта.
Конденсатсры С1 и С2 выбирают одинаковой емкости, исходя из соотношения
^Г=’^Г<(°-1—0—01>/гк
Активное сопротивление постоянному току в цепи коллектора Rк должно удовлетворять соотношению
ик
*к< ТооТ^ ’
Примеры схем ограничителя напряжения приведены на черт. 8.
2. Пример электрической схемы XX для измерения постоянной временя %%
мощных ВЧ и СВЧ транзисторов.
Р—-электронный индикатор напряжения; RJ—резистор для
развязки; CJ и £др—контур для задания необходимого значения проводимости холостого хода; Э^ —экран в контакто-
держателе между выводами эмиттера и коллектора измеряемого транзистора VT; R2—резистор для подавления паразитного возбуждения транзистора; С2—конденсатор для подавления помех, поступающих из GB на вход Р; Z—ограничитель напряжения; GB—блок питания транзистора.
Черт. 2
Выбор элементов схемы XX определяется требованиями п. 2.3 ггандарга к необходимому значению проводимости на зажимах эмиттер^база измеряем эго транзистора.
3. Пример электрической схемы XX для измерения постоянной времени
маломощных ВЧ и СВЧ транзисторов навесной конструкции с гибкими выводами, у которых высокочастотные параметры удовлетворяют соотношению
tlL< 30,
тк
где /гр —граничная частота коэффициента передачи тока, МГц;
Tjq —постоянная времени, пс.
Р—электронный индикатор напряжения; С/—разделительный конденсатор; Э к“Экран в контакте держателе между выводами эмиттера н коллектора измеряемого транзистора VT; Z—ограничитель напряжения, СЗ—конденсатор, обеспечивающий короткое замыкание на высокой частоте н условие холостого хода на частоте измерения, /?э—реаистор в цепи эмиттера; С2—конденсатор для подавления помех, поступающих из GB на вход Р; GB—б лок питания транзистора.
Черт, 3
Выбор емкостей конденсаторов С1 и С2, входного сопротивления /?вхР при*
бора Р определяется необхсдимым значением проводимости холостого хода на зажимах эмиттер-база, которую определяют согласно п. 2.3 настоящего стандарта.
Емкость конденсатора CJ на частоте измерения должна удовлетворять соотношению
1 ^ ^вхЯ
to С: 10 ’
если используют прибор Р с большим входным созротивлением, или
1
(1>С1 ^^вхР»
если используют прибор Р с малым входным сопротивлением (50 или 75 Ovi). Сопротивление резистора должно быть в 10 раз больше, чем входное
сопротивление транзистора по постоянному току. Емкость конденсатора С2 выбирают из условия
1
фС2
10 ‘
Суммарная емкость СЭБ , состоящая из емкостей конденсатора СЗ, входной емкости прибора Р и емкости ограничителя напряжения Z, включенная параллельно выводам эмиттер-база измеряемого транзистора, должна удовлетворять требованию
где f—частота измерения;
Лцбтах—максимальное значение входного сопротивления транзистора VT в режиме малого сигнала, указывают в стандартах.
Значение емкости СэБ рекомендуется выбирать близко к максимально до* пустимому.
4. Пример электрической схемы XX для измерения постоянной времени тк маломощных ВЧ и СВЧ транзисторов коаксиальной и полосксвой конструкции, у которых высокочастотные параметры не удовлетворяют соотношению
^L<30
тк
Р—электронный индикатор напряжения; С1—разделительный
конденсатор; R—нагрузочный резистор; W—передающая линия с волновым сопротивлением Z0; VT—измеряемый транзистор; Э— экран в контактодержателе между выводами эмиттера и коллектора; —резистор в цепи эмиттера; Z—ограничитель напряжения, СЗ—конденсатор, обеспечивающий короткое замыкание на высокой частоте и условие холостого хода на частоте измерения;
С2—конденсатор для подавления помех; G8—блок питания транзистора.
Черт. 4
Выбор ссновных элементов схемы XX определяется требованиями п 2.3 настоящего стандарта к необходимому значению прсводимости на зажимах эмиттер-база VT.
В данной схеме суммарная емкость СЭб» удовлетворяющая соотношению, приведенному в п. 3 приложения, состоит из емкостей конденсатора CJ и СЗ, емкости ограничителя Z и распределительной емкости полосковой передающей линии.
Требования к емкости конденсаторов С1 и С2 изложены в п. 3 справочного приложения.
5. Пример электрической схемы ГН для измерения постоянной времени тк мощных ВЧ и СВЧ транзисторов
Выбор элементов схемы ГН определяется требованиями п. 2.7 настоящего стандарта к значению выходного сопротивления
Значения сопротивлений резисторов R2 и R3 должны удовлетворять условиям:
R9~*2R2;
или 75 Ом.
VT—измеряемый транзистор, Э^ —экран в контактодержа-
теле между выводами эмиттера и коллектора, С2—раз
делительный конденсатор, R2, R3—резисторы для развязки генератора сигналов; G—генератор сигналов, Ьд —дроссель для задания напряжения на коллектор транзистора,
R1—резистор для подавления паразитного возбуждения транзистора, С1—блокировочный конденсатор
Черт, б
Индуктивность дросселя L^p должна выбираться из соотношения
L > 5*.
2nf •
Емкость конденсаторов С1 и С2 выбирают из следующих условий
Сг> 100СК ;
Са> 100СК ,
где Ск —емкость коллекторного перехода VT, указывают в стандартах.
Рекомендуется выбирать выходное сопротивление генератора сигналов равным вотновому (50 или 75 Ом). В этом случае резисторы R2 и R3 отсутствуют
6 Пример электрической схемы ГН для измерения постоянной времени тк маломощных ВЧ и СВЧ транзисторов навесной конструкции с гибкими выводами, у которых высокочастотные параметры должны удовлетворять неравенству.
(2. <30 хк
VT—измеряемый транзистор; экран в контактодер-
жателе между выводами эмиттера и коллектора; С2—разделительный конденсатор, G—генератор сигналов, —полное сопротивление для развязки цепи генератора сигналов и источника питания, С1—разделительный конденсатор,
PV—измеритель напряжения.
Черт. 6
Выбор элементов схемы ГН в цели коллектора отределяется требованиями п. 2.7.
7. Пример электрической схемы ГН для измерения постоянной времени т
К
маломощных ВЧ и СВЧ транзисторов коаксиальной и полосковой конструкции, у которых высокочастотные па раметры не удовлетворяют неравенству
^£.<зо.
хк
Основные элементы схемы должны соответствовать требованиям, указанным в п. 2.7 настоящего стандарта по выберу схемы ГН в дени коллектора Для высоких частот аттенюатор Е должен быть подключен непосредственно к зажимам передающей линии через конденсатор С2.
Аттенюатор Е должен состоять из резисторов R3, R4, R5 и совмещать функции полного сопротивления для развязки, указанного на черт I приложения, и согласованной нагрузки для линии W.
Значения сопротивлений резисторов R3, R4 и R5 следует рассчитывать через волновое сопротивление линии Z0 и значение ослабления аттенюатора а
R3 /?5 —Z о
*4=^0
В датнем случае выходное сопротивление генератора сигналов G равно волновому сопротивлению линии Z0 (50 или 75 Ом),
Э„ —экран в контактодержателе между выводами эмит-
тера и коллектора; VT—измеряемый транзистор, W—передающая линия с волновым сопротивлением Z0, ЯЛ R2—добавочные резисторы к измерителю напряжения
PVI; СЛ С2—конденсаторы для подавления помех, PV1,
PV2—измерители напряжения; £—аттенюатор; СЗ—разде
лительный конденсатор, G—генератор сигналов.
Черт. 7
Емкость конденсатора С1 выбирают аналогично емкости конденсатора указанного на черт. 1 приложения.
Сумму сопротивлений резисторов R1 и R2 определяют как добавочное сопротивление к измерителю напряжения PV1 на коллекторе, но значение R1 должно быть не менее 1,5 кОм.
Допускается измерение напряжения питания коллектора включением измерительного прибора PV2 в цепь резистора R4. При этом Rl, R2 и С1 из схемы исключают. Однако, при установке режима питания по коллектору учитывают падение напряжения Лна резисторах R3, R4 и R5 от протекания тока коллектора
Д£/к —IK (R3+#4)~/9(#3-f#4)
8. Примеры схем ограничителя напряжения.
Ограничители напряжения предназначены для защиты эмиттерного перехода от случайных увеличений напряжения обратной полярности и для ограничения напряжения холостого хода на зажимах контактного устройства при отключении транзистора.
Нео бход имый уровень ограничения зависит от прямого падения на пряжения на зажимах эмиттер-база транзистора VT. Уровень ограничения должен превышать прямое падение напряжения на зажинах транзистора VT в 1,5— — 2 раза.
Ограничитель
напряжения на уровне ±(0,5—0,6) В
а
Ограничитель напряжения на уровне ±(1,5—1,8) В
6
Черт. 8
