许多读者对于如何判断低频管的质量比较熟悉,如要求管子的穿透电流小,反向击穿电压高,噪声系数小,放大系数β大,电流特性好等等,这样的低频管放大性能就比较好。然而高频管则不然,它的放大性能却不取决于它的β值,而是与管子的许多频率特性参数有关。究竟这些参数中哪几个参数对管子的放大性能起决定因素呢?下面我们来谈谈这个问题。
什么是高频优值
高频管最重要的参数是f\(_{T}\)(特征频率)、Cob(共基极输出电容)、r'\(_{bb}\)(基区电阻)。而通常我们用综合性参数KP(功率增益)较全面地来表征晶体管的高频性能。它们之间的关系是K\(_{P}\)=fT8πr'bbC\(_{ob}\)f\(^{2}\),式中f是测试时的工作频率。如果我们令U=fT;8πr'\(_{bb}\)Cob,那么K\(_{P}\)可简化为u·1/f2,这里的u叫做晶体管的高频优值。很显然u大KP就大,u小K\(_{P}\)也小。实际上高频优值u是晶体管的结构参数,我们知道fT、r'\(_{bb}\)、Cob都与晶体管的本身结构有关,这几个参数相互有联系。只有当f\(_{T}\)高,而r'bb、C\(_{ob}\)小时u值才大,因而在实际选用高频管时,不能片面追求fT。
高频优值的计算
在晶体管手册中通常是不直接列出高频优值的数值,但一般都给出f\(_{T}\)、r'bb,及C\(_{ob}\),或者KP。这样高频优值的数值可通过公式u=\(\frac{f}{_{T}}\)8πr'bbC\(_{ob}\)和u=KP·f\(^{2}\)来求得。例如3AG1B的f\(_{T}\)≥25MHZ r'\(_{bb}\)≤100Ω,Cob≤5PF,代入上式:u=f\(_{T}\)(MHZ);8πr'\(_{bb}\)(Ω)Cob(PF)×106=\(\frac{25×10}{^{6}}\)8×3.14×100×5≈2000现在我们将各计算结果列表如下:

由表可知3AG1B~E,高频优值是按从低到高排列的。
除了上述u值与常用频率特性参数f\(_{T}\)、r'bb及C\(_{ob}\)有关外,晶体管手册中有些型号的高频管则采用另一种特别方便的频率特性参数,叫做“最高振荡频率”fM,它的物理意义是当放大器的工作频率升高到某一值(f\(_{M}\))时,放大器已完全失去了放大作用,将这时的KP=1代入K\(_{P}\)·f\(^{2}\)=u的式中,那么fM=\(\sqrt{u}\)。例如3AG11~14,其f\(_{M}\)分别等于30,60,120、120MHZ。若换算为高频优值u则分别为900,3600,14400、14400。
高频优值是一个在线路设计上有实用意义的综合参数,在计算线路增益时十分方便。例如某高频放大器的最高工作频率为1.6MH\(_{Z}\),要求其功率增益大于24分贝,若选用3AG1B的高频管看看是否合用。现在我们可根据上表中3AG1B的最低u值2000来计算,功率增益取分贝数,KP=10lg\(\frac{u}{f}\)\(^{2}\)=10lg2000;(1.6)2≈29dB。
由计算可知,工作频率在1.6MH\(_{Z}\)时,功率增益大于24分贝,选用3AG1B型号的高频管是合用的。应该指出,在实际的高频放大器中增益一般比计算值低,这是因为计算公式是放大器按理想条件下得出的,因此我们在计算时都应该留有一定的余量。
高频优值u的简单测量
在一般业余条件下测量f\(_{T}\)、r'bb和C\(_{ob}\)是比较困难的,但是我们可以安装一个振荡器,测出管子的最高振荡频率fM,这样就能相对地比较高频管的优劣。下图是一个振荡频率为26~52MH\(_{Z}\)的测量电路,它适用于测量锗高频小功率管。图中振荡器的电源用6伏干电池(工作电流为3毫安)。C2是差容可变电容器,型号是CBM-2C-60,采用其中容量小的那连。L\(_{1}\)、L2均为空心线圈,L\(_{1}\)用线径1毫米的铜线绕10圈,在2.5圈处抽一个头,线圈的直径为10毫米,线圈长度为30毫米。线圈L2用同一线径的铜线绕1.5圈,直径为18毫米。将L\(_{2}\)套在L1的中部。BG为被测晶体管,调谐回路由L\(_{1}\)、C2组成,振荡信号由L\(_{2}\)输出,经二极管2AP9检波。微安表的量程是100微安,它可指示振荡信号的强弱和有无。我们可在可变电容器C2转轴上装上一根指针,把C\(_{2}\)的容量范围(频率范围)刻在面板上,在没有条件的情况下,也可以在面板上只刻出反映频率高低的相应刻度,这样就可看电表的指示来确定停振频率的高低,使之能相对地判断晶体管高频优值的大小。(曾培基)
