ГОСТ 18604.1-80
Транзисторы биполярные. Метод измерения постоянной времени цепи обратной связи на высокой частоте

ГОСТ 18604.1-80*
(CT СЭВ 3993-83)

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

Дата введения 1982-01-01

Постановлением Государственного комитета СССР по стандартам от 4 июля 1980 г. N 3392 срок действия установлен с 01.01.82 до 01.01.87**

________________

** Ограничение срока действия снято постановлением Госстандарта СССР от 17.09.91 N 1454 (ИУС N 12, 1991 год). - Примечание изготовителя базы данных.

ВЗАМЕН ГОСТ 18604.1-73

* ПЕРЕИЗДАНИЕ (декабрь 1985 г.) с Изменением N 1, утвержденным в апреле 1984 г. (ИУС 8-84).


Настоящий стандарт распространяется на биполярные транзисторы и устанавливает метод измерения постоянной времени цепи обратной связи на высокой частоте (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. N 1).

1. ПРИНЦИП И УСЛОВИЯ ИЗМЕРЕНИЯ

1. ПРИНЦИП И УСЛОВИЯ ИЗМЕРЕНИЯ

1.1. Постоянную времени определяют измерением модуля коэффициента обратной связи по напряжению в режиме малого сигнала на высокой частоте исходя из соотношения

,

где - частота, на которой измеряют .

1.2. Частоту измерений выбирают из ряда: 5, 10, 30, 100, 300 МГц; она должна удовлетворять соотношению

,

где - значение параметра , измеряемое на низкой частоте;

- конструктивная паразитная индуктивность базового вывода контактодержателя, значение которой обеспечивается конструкцией узла;

- индуктивность базового вывода транзистора;

- емкость коллекторного перехода транзистора.

Значения и 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 (25±10) °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. N 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.

- электронный индикатор напряжения; - схема, обеспечивающая условия холостого хода (схема );
- измеряемый транзистор; - схема, обеспечивающая условия генератора напряжения
высокой частоты (схема ); - генератор сигналов; - блок питания транзистора

Черт.1

2.2. При измерении низкочастотных (НЧ) транзисторов в качестве схемы используют генератор тока, сопротивление которого (омическое в цепи эмиттера или внутреннее сопротивление источника питания эмиттера) должно в 100 и более раз превосходить входное сопротивление измеряемого транзистора как на постоянном токе, так и на частоте измерения.

Пример электрической схемы для измерения НЧ транзисторов приведен на черт.1 справочного приложения.

2.3. При измерении высокочастотных и сверхвысокочастотных (ВЧ и СВЧ) транзисторов расчетная проводимость , состоящая из действительной части проводимости на зажимах эмиттер-база () и модуля мнимой части проводимости на зажимах эмиттер-база должна удовлетворять условиям:

	при измерении
	при калибровке с помощью эквивалентной цепочки

где - сопротивление в цепи эмиттера транзистора, указываемое в стандартах. Если типовое значение составляет менее 30% типового значения , то можно не учитывать;

В при ;

- постоянный ток эмиттера;

- сопротивление резистора эквивалентной цепочки, выбирают с погрешностью ±1%.

Примеры электрических схем для измерения ВЧ и СВЧ транзисторов приведены на черт.2-4 справочного приложения.

(Измененная редакция, Изм. N 1).

2.4. Электронный индикатор напряжения (далее - прибор ) измеряет напряжение, пропорциональное напряжению холостого хода на зажимах эмиттер-база транзистора. Чувствительность прибора или выходное напряжение генератора высокой частоты должны быть отрегулированы таким образом, чтобы показания прибора при калибровке численно соответствовали значению постоянной времени эквивалентной цепочки. При калибровке установки по эталонному аттенюатору показания прибора должны соответствовать его ослаблению .

Нестабильность чувствительности прибора 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 при измерении НЧ транзисторов должно превышать входное сопротивление транзистора более чем в 100 раз.

Входное сопротивление прибора при измерении ВЧ и СВЧ транзисторов выбирают таким образом, чтобы обеспечивалось условие для расчетной проводимости на зажимах эмиттер-база измеряемого транзистора, приведенное в п.2.3.

Отклонение от линейной характеристики прибора не должно превышать ±10% в интервале 30-100% шкалы.

Уровень наводок прибора , вызванных пульсацией напряжения источников питания измеряемого транзистора, а также внутренними и внешними наводками 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 .

2.5. Блок питания транзистора обеспечивает заданный режим транзистора при измерении. Коэффициент пульсации выходного напряжения источника питания не должен превышать 5%.

Блок должен обеспечивать задание постоянного тока, внутреннее сопротивление которого не менее чем в 100 раз превышает входное сопротивление транзистора по постоянному току при измерении маломощных транзисторов и не менее чем в 10 раз - при измерении мощных транзисторов.

Постоянное напряжение на коллектор задают от источника напряжения, внутреннее сопротивление которого должно быть меньше при измерении маломощных транзисторов и меньше - при измерении мощных транзисторов, где - постоянный ток коллектора, значение которого указывают в стандартах.

2.6. В качестве генератора сигналов используется любой генератор сигналов, обеспечивающий постоянство калибровки с погрешностью, в пределах ±10% в течение часа работы.

2.7. Схема ГН должна иметь низкое выходное сопротивление на зажимах коллектор-база измеряемого транзистора.

При измерении ВЧ и СВЧ транзисторов выходное сопротивление генератора сигналов выбирают равным волновому сопротивлению (50 или 75 Ом) линии, подводящей сигнал от генератора.

При измерении расчетное значение выходного сопротивления схемы ГН , состоящее из действительной части выходного сопротивления генератора напряжения и модуля мнимой части выходного сопротивления генератора напряжения должно удовлетворять условиям:

;

.

Примеры электрических схем ГН для измерения ВЧ и СВЧ транзисторов приведены на черт.5-7 справочного приложения.

2.8. При измерении ВЧ и СВЧ транзисторов контактодержатель должен обеспечивать выполнение условий:

;

,

где - конструктивная паразитная индуктивность базового вывода контактодержателя;

- индуктивность базового вывода транзистора;

- конструктивная паразитная емкость между выводами коллектора и эмиттера контактодержателя;

- емкость между выводами коллектора и эмиттера транзистора.

Если шкалу прибора калибруют с помощью резистора и конденсатора эквивалентной цепочки, то должно выполняться условие

.

Значения , обеспечиваются конструкцией узла контактодержателя. Значения , 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 . Калибровку проводят двумя способами.

3.2. Первым способом режим калибровки осуществляют с помощью эквивалентной цепочки, для чего в схему черт.1 вместо транзистора включают эквивалентную цепочку, схема которой приведена на черт.2.

Черт.2

Емкость конденсатора выбирают такой, чтобы входное сопротивление эквивалентной цепочки соответствовало условиям:

;

,

где - угловая частота измерения,

- индуктивное сопротивление монтажа.

Произведение , выбирают таким, чтобы калибровка и измерение производились в диапазоне 30-100% шкалы.

Элементы эквивалентной цепочки измеряют в схеме черт.2 раздельно с погрешностью, не превышающей 1%.

измеряют на постоянном токе, а - на переменном токе любой частоты.

При калибровке устанавливают показания прибора численно равными постоянной времени эквивалентной цепочки.

Частота и амплитуда переменного напряжения от генератора 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 вводят аттенюатор (аттенюатор можно включать и в канал измерителя и вместо контактодержателя), значение ослабления которого выбирают таким, чтобы калибровочная точка укладывалась в динамический диапазон шкалы прибора с погрешностью, не превышающей 5%, при этом калибровочное значение должно быть равно

.

3.4. После проведения калибровки в схему черт.1 следует установить измеряемый транзистор. Устанавливают заданный в стандартах на транзистор режим питания по постоянному току.

3.5. Постоянную времени определяют по шкале прибора (при калибровке первым или (вторым способом) или по аттенюатору генератора при калибровке вторым способом, при этом прибор выполняет функции индикатора уровня.

3.6. Способ калибровки может отличаться от приведенного, если он обеспечивает правильное соотношение между амплитудой генератора и чувствительностью прибора , точность измерения и удобство работы.

4. ПОКАЗАТЕЛИ ТОЧНОСТИ ИЗМЕРЕНИЯ

4.1. Основная погрешность измерительных установок, в которых используются стрелочные приборы, должна находиться в пределах ±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).

ПРИЛОЖЕНИЕ
Справочное

1. Пример электрической схемы измерения постоянной времени НЧ транзисторов.

- измеритель тока; - резистор в цепи эмиттера; - измеряемый транзистор;
- полное сопротивление для развязки цепи генератора сигналов и источника питания коллектора;
- разделительный конденсатор; - блокировочный конденсатор; - электронный индикатор
напряжения; - ограничитель напряжения; - генератор сигналов;
- измеритель напряжения

Черт.1

Основные элементы схемы измерения должны соответствовать требованиям, указанным в разд.2 настоящего стандарта.

Конденсаторы и выбирают одинаковой емкости, исходя из соотношения

.

Активное сопротивление постоянному току в цепи коллектора должно удовлетворять соотношению

.

Примеры схем ограничителя напряжения приведены на черт.8.

2. Пример электрической схемы для измерения постоянной времени мощных ВЧ и СВЧ транзисторов.

- электронный индикатор напряжения; - резистор для развязки; и - контур для задания
необходимого значения проводимости холостого хода; - экран в контактодержателе между выводами
эмиттера и коллектора измеряемого транзистора ; - резистор для подавления паразитного
возбуждения транзистора; - конденсатор для подавления помех, поступающих из на вход ;
- ограничитель напряжения; - блок питания транзистора

Черт.2

Выбор элементов схемы определяется требованиями п.2.3 стандарта к необходимому значению проводимости на зажимах эмиттер-база измеряемого транзистора.

3. Пример электрической схемы для измерения постоянной времени маломощных ВЧ и СВЧ транзисторов навесной конструкции с гибкими выводами, у которых высокочастотные параметры удовлетворяют соотношению

,

где - граничная частота коэффициента передачи тока, МГц;

- постоянная времени, пс.

- электронный индикатор напряжения; - разделительный конденсатор; - экран
в контактодержателе между выводами эмиттера и коллектора измеряемого транзистора ;
- ограничитель напряжения; - конденсатор, обеспечивающий короткое замыкание
на высокой частоте и условие холостого хода на частоте измерения; - резистор в цепи эмиттера;
- конденсатор для подавления помех, поступающих из на вход ;
- блок питания транзистора

Черт.3

Выбор емкостей конденсаторов и , входного сопротивления прибора определяется необходимым значением проводимости холостого хода на зажимах эмиттер-база, которую определяют согласно п.2.3 настоящего стандарта.

Емкость конденсатора на частоте измерения должна удовлетворять соотношению

,

если используют прибор с большим входным сопротивлением, или

,

если используют прибор с малым входным сопротивлением (50 или 75 Ом).

Сопротивление резистора должно быть в 10 раз больше, чем входное сопротивление транзистора по постоянному току. Емкость конденсатора выбирают из условия

.

Суммарная емкость , состоящая из емкостей конденсатора , входной емкости прибора и емкости ограничителя напряжения , включенная параллельно выводам эмиттер-база измеряемого транзистора, должна удовлетворять требованию

,

где - частота измерения;

- максимальное значение входного сопротивления транзистора в режиме малого сигнала, указывают в стандартах.

Значение емкости рекомендуется выбирать близко к максимально допустимому.

4. Пример электрической схемы для измерения постоянной времени маломощных ВЧ и СВЧ транзисторов коаксиальной и полосковой конструкции, у которых высокочастотные параметры не удовлетворяют соотношению

- электронный индикатор напряжения; - разделительный конденсатор; - нагрузочный резистор;
- передающая линия с волновым сопротивлением ; - измеряемый транзистор;
- экран в контактодержателе между выводами эмиттера и коллектора; - резистор в цепи эмиттера;
- ограничитель напряжения; - конденсатор, обеспечивающий короткое замыкание
на высокой частоте и условие холостого хода на частоте измерения; - конденсатор
для подавления помех; - блок питания транзистора

Черт.4

Выбор основных элементов схемы определяется требованиями п.2.3 настоящего стандарта к необходимому значению проводимости на зажимах эмиттер-база .

В данной схеме суммарная емкость , удовлетворяющая соотношению, приведенному в п.3 приложения, состоит из емкостей конденсатора и , емкости ограничителя и распределительной емкости полосковой передающей линии.

Требования к емкости конденсаторов и изложены в п.3 справочного приложения.

5. Пример электрической схемы ГН для измерения постоянной времени мощных ВЧ и СВЧ транзисторов.

Выбор элементов схемы ГН определяется требованиями п.2.7 настоящего стандарта к значению выходного сопротивления.

Значения сопротивлений резисторов и должны удовлетворять условиям:

;

50 или 7

5 Ом.

- измеряемый транзистор; - экран в контактодержателе между выводами эмиттера и коллектора;
- разделительный конденсатор; , - резисторы для развязки генератора сигналов;
- генератор сигналов; - дроссель для задания напряжения на коллектор транзистора;
- резистор для подавления паразитного возбуждения транзистора;
- блокировочный конденсатор

Черт.5.

Индуктивность дросселя должна выбираться из соотношения

.

Емкость конденсаторов и выбирают из следующих условий:

;

,

где - емкость коллекторного перехода , указывают в стандартах.

Рекомендуется выбирать выходное сопротивление генератора сигналов равным волновому (50 или 75 Ом). В этом случае резисторы и отсутствуют.

6. Пример электрической схемы ГН для измерения постоянной времени маломощных ВЧ и СВЧ транзисторов навесной конструкции с гибкими выводами, у которых высокочастотные параметры должны удовлетворять неравенству.

- измеряемый транзистор; - экран в контактодержателе между выводами эмиттера и коллектора;
- разделительный конденсатор; - генератор сигналов; - полное сопротивление для развязки
цепи генератора сигналов и источника питания; - разделительный конденсатор;
- измеритель напряжения

Черт.6

Выбор элементов схемы ГН в цепи коллектора определяется требованиями п.2.7.

7. Пример электрической схемы ГН для измерения постоянной времени маломощных ВЧ и СВЧ транзисторов коаксиальной и полосковой конструкции, у которых высокочастотные параметры не удовлетворяют неравенству

.

Основные элементы схемы должны соответствовать требованиям, указанным в п.2.7 настоящего стандарта по выбору схемы ГН в цепи коллектора.

Для высоких частот аттенюатор должен быть подключен непосредственно к зажимам передающей линии через конденсатор .

Аттенюатор должен состоять из резисторов , , и совмещать функции полного сопротивления для развязки, указанного на черт.4 приложения, и согласованной нагрузки для линии .

Значения сопротивлений резисторов , и следует рассчитывать через волновое сопротивление линии и значение ослабления аттенюатора :

;

.

В данном случае выходное сопротивление генератора сигналов равно волновому сопротивлению линии (50 или 75 Ом).

- экран в контактодержателе между выводами эмиттера и коллектора; - измеряемый транзистор;
- передающая линия с волновым сопротивлением ; , - добавочные резисторы
к измерителю напряжения ; , - конденсаторы для подавления помех;
, - измерители напряжения; - аттенюатор;
- разделительный конденсатор; - генератор сигналов

Черт.7

Емкость конденсатора выбирают аналогично емкости конденсатора , указанного на черт.1 приложения.

Сумму сопротивлений резисторов и определяют как добавочное сопротивление к измерителю напряжения на коллекторе, но значение должно быть не менее 1,5 кОм.

Допускается измерение напряжения питания коллектора включением измерительного прибора в цепь резистора . При этом , и из схемы исключают. Однако, при установке режима питания по коллектору учитывают падение напряжения на резисторах , и от протекания тока коллектора

.

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.

Необходимый уровень ограничения зависит от прямого падения напряжения на зажимах эмиттер-база транзистора . Уровень ограничения должен превышать прямое падение напряжения на зажимах транзистора в 1,5-2 раза.

Ограничитель напряжения на уровне ±(0,5-0,6) В

Ограничитель напряжения на уровне ±(1,5-1,8) В

Черт.8