Очевидно, можно выбрать технически обоснованную •систему единых физических параметров для всего рассматриваемого класса усилителей. Но физические параметры активных элементов служат не только исходными данными для расчета усилителей, но и сдаточными показателями этих приборов в производстве. Поэтому эти параметры следует выбирать так, чтобы они были доступны для простых и точных измерений на стандартном оборудовании. С этой точки зрения физические параметры одного типа активного элемента часто мало пригодны для оценки качественных показателей элементов другого типа.

Известно, что физические параметры активных элементов, как правило, отождествляются с параметрами элементов его модели. Эти модели весьма удобны для понимания специфики работы конкретных элементов и для оперативной оценки ожидаемых результатов. Однако для анализа работы ИС усилителя как активного элемента, например при проектировании систем на основе ШИУ, физические параметры моделей теряют смысл, не говоря уже о громоздкости получаемых аналитических выражений и неадекватности физических параметров транзисторов и выходных параметров ШИУ.

Возможный путь решения задачи - применение в качестве аргументов систем параметров линейных четырехполюсников У, Z, G, Я, А. Все эти системы параметров, будучи сложно и жестко связанными с конкретными физическими процессами в отдельных активных элементах, поддаются простым методам измерений и находятся в довольно простой аналитической связи с выходными параметрами ИС усилителей.

Такой подход к решению поставленной задачи сводит расчет любого усилителя к следующему. По результатам обобщенного анализа на основании параметров четырехполюсника определяются аналитические зависимости АЧХ, коэффициентов усиления, устойчивости и других выходных характеристик ШИУ от этих параметров.

Для простейших активных элементов можно по известным физическим параметрам (определяемых путем прямых или косвенных измерений) определить соответствующие этим приборам параметры четырехполюсника. В более общем случае эти параметры определяются непосредственными измерениями. Далее, подставляя значена

ния параметров четырехполюсника в единые формулы, >-ох<но найти искомые зависимости, В--1жным является вопрос о том, какую из пяти принципиально равноправных систем параметров четырехполюсника положить в основу расчетных соотношений при анализе ШИУ. В данной книге принята система У-параметров. Преимуществом У-параметров является легкость получения соотношений [9] между параметрами транзисторов при различных вариан-

тах включения.

В соответствии с общепринятыми методами для малых сигналов, когда ста-

глческие характеристики

ИАЭ в рабочей точке можно ° считать линейными, параметры четырехполюсника - можно считать не зависимы- Линейный неавтономный четырехполюсник

ми от действующих напряжений и токов и заменить их

постоянными величинами, дифференциалы соответствующих токов и напряжений {dU, dUj) полагать конечными приращениями, а четырехполюсник - линейным.

Параметры четырехполюсника, эквивалентного ИАЭ, зависят от способа его включения. Например, У-пара-метры транзистора как четырехполюсника при включении его по схеме ОЭ, ОБ, ОК в общем случае не равны друг другу. Поэтому полезно определить минимальное число параметров, полностью описывающих четырехполюсник.

Рассмотрим линейный неавтономный элсхмент с тремя выводами (рис. 1.7). Токи сигнала, протекающие через три узла (/ь /г, /з), зависят в общем случае от трех напряжений {Ui, U2, t/з) между узлами и общим полюсом.

При гармоническом воздействии рассматривасхмый элемент описывается системой уравнений

I, = Y,fi,Y,P\ + Y,p\, (1.1)

i.Y,,b\-rY,fi, + Y,fi„ где y,j - параметры короткого замыкания, равные соответствующим частным производным; Uj и /, - комплексные амплитуды напряжений и токов узлов. 2« 19.

Неопределенная матрица полных проводимостей, соответствующая (1.1), имеет вид

Уц 12 13

[Y]= F,3 . (1.2)

Между параметрами эквивалентных четырехполюсников, которые соответствуют различным общим узлам транзистора, существует достаточно простая связь [9]. Для анализа ШИУ целесообразно принять за основную систему У-параметров транзистора в каком-либо включении и через них выразить У-параметры транзистора в других включениях [7]. Выбираем за базовую-систему У-параметров транзистора с ОЭ (Уцэ, У12Э, У21Э, Уггэ) - наиболее часто встречающегося каскада в схемах ШИУ, которым, как известно, соответствует система уравнений

(1.3)

i, = y„3f/, + y,2sf>2,

где /,==/б; /2 = 4; \ = бэ\ 2 = и.

1.2.2. Моделирование интегральных транзисторов ШИУ

Получение данных, характеризующих работу транзисторов, диодов, резисторов, конденсаторов и паразитных элементов, является серьезной задачей. В книге использован подход, базирующийся на применении моделей, .приспособленных для целей мащинного проектирования, когда зависимости параметров модели от геометрических размеров и электрофизических свойств материала определяются из измерений, проводимых на специальных тестовых структурах Для этого изготавливаются тестовые кристаллы, в которых каждый тип транзистора, диода, конденсатора и резистора имеет свои контактные площадки, получаемые заменой металлизации, которая обычно соединяет компоненты в функциональную схему ШИУ, специальной металлизацией (рис. 1.8)-на отдельные элементы. С помощью микроскопа устанавливаются размеры резисторов и базы транзисторов, необходимые для расчета паразитных емкостей резисторов.

При анализе частотных характеристик ШИУ так же, как и при анализе статического режима схемы, соответ-