小功率晶体管fT测量电路小功率晶体管fT测量电路.doc

小功率晶体管fT测量电路 一、电路原理： 电路由27M正弦中频信号发生器，待测管及其偏置电路，高频毫伏表，电源四个模块组成。 测量的基本原理：三极管的特征频率fT也称作增益带宽积，即fT=βfo，也就是说，如果已知当前三极管的工作频率fo以及高频电流放大倍数，就可算出特征频率fT。使用石英晶振可得到准确的信号频率fo，关键问题在于测出电流放大倍数β。V2是待测晶体管，它的基极电流Ib=Ui/R3，集电极电流为Ic=Uo/R4，那么β=Ic/Ib=(Uo*R4)/(Ui*R3)，R3与R4是已知量，所以只须测得Uo与Ui的比值即可。当然，发此计算不很精确，还需进一步修正。毫伏表输入端接R2a（即C点的电压值）上可测得Ui值，由于此时毫伏表已超量程，所以测得的Ui不准确，因此应间接测量，可测量R2b（D点）的电压值Uib，Ui=2*Uib，这样不但可防止超量程，而且可减少信号源内阻引起的测量误差，实测的Ui=2*2.67=5.34个单位。那么次级??组E点电压为Ui*140/40=18.7个单位，F点电压为37.4个单位。 信号发生器：它是电容三点式振荡电路。其中27M晶振等效为电感，晶振工作在泛音谐振状态，所以V1集电极输出须有选频回路。选频回路由B1、C1构成。B1的初级电感量为3.2uH，初级是在高频小磁环上绕7匝，次级两个绕组者是1匝。B1与10pF电容并联时谐振频率为27M，而C1取值20pF，剩余10pF，所以频率为27M时B1、C1构成的谐振回路为容性，等效为10pF电容，该电容与晶振及68pF构成电容三点式振荡电路。 待测管电路：分两步分测量，一是电流放大倍数的测量，二是cb结势垒电容的测量。测量出cb结势垒电容后可对电流放大倍数进行修正，如果不修正，测量出的小功率管电流放大倍数会偏小10%—30%，中功率管的会偏小数倍。如果只是粗略测量，不必测出势垒电容，直接对电流放大倍数修正15%即可。待测管的发射极接100欧电阻，对该电阻的功率有一定要求，可用4个390欧电阻并联得到。电路中的两个电感（47uH与100uH）可用普通的色环电感，Q值不要求很高，Q值太高对电路稳定工作没有好处。 毫伏表由信号放大单元、检波单元构及数字万用表构成。放大单元由V3担任，其发射极串接20欧电阻，可大大提高输入阻抗，同时也有利于提高放大倍数的稳定性。2个1N4148构成倍压检波电路。1N4148为典型的硅二极管，正导通压降大于0.5v，当信号小于0.5v时，所能提供的检波输出电流十分微弱，可认为无法检波，因此电路中通过10K电阻与1K电阻为2个二极管分别提供0.5v左右的偏置电压。毫伏表的最大输出电压为3.5v，超过此值V3可能进入非线性放大区域。 电源：分两部分，一是由7812三端稳压产生稳定的12V电压。二是NPN—PNP转换开关，通过此开关切换，可使AB点的电压反置。 电路制作规范遵循高频电路制作的基本原则，引线要短一些，毫伏表不要靠近信号发生电路，应靠近待测管输出电路。地线分布要合理，四个模块地线各自集中，不要相互交叉，敷铜板未用部分可全部接地。电路中F点与G点引出两条线用于测量Cbe电容，这两条线不要太长、太宽，并且两个接线点b和c不要太近，最好中间有屏蔽线，如果电路设计得好，b、c点分布电容耦合的信号几乎不会在毫伏表中表现出来。同样，C点的信号通过R3耦合到待测管的基极，这两点之间要有一点的距离（如1—2cm），两点间最好也有地线（或电源线）屏蔽。总之只要布线合理，无须对各模块使用屏蔽盒独立屏蔽。测量电流放大倍数与测量Cbc可设计成使用开关切换，但开关的分布电容与分布电感可能严影响测量精度。 二、激励电平的控制： 信号发生器的功率输出可达20mW以上。测量方法如下：机械万用表接串接1N4148构成检波电路并测量B1两端电压，可知B1上的正弦信号的峰值电压（约6到10伏）。注意，无须检波电容，因为万用表的分布电容可代替检波电容和负载电阻，如果使用数字万用表，最好加一个负载电阻，因为数字表阻抗太高，干扰脉冲可能使测量的结果偏大。接下来在B1上并联一个电阻并观察峰值电压的变化情况。当并联的电阻值小到几千欧时，峰值电压开始明显下降。此时在并联电阻的损耗的有效功率接近信号发生器的输出的最大功率。如果用示波器观察峰值变化情况，应使用10:1探头，以减少示波器的输入容抗对电路的影响。得知信号源的负载能力后，就可预知次级所允许的负载电阻值。 B1的初级与次级匝数比为7倍，也可把匝数比取得更大一些，这样，次级负载对初级的影响会比较小。电路设计时，次极负载设计为150欧，从初级看进去，等效负载为150*7*7=7.5千欧。从C点看进去，信号原的内阻小于40欧大于40//150欧，约30欧，含极少量感抗，具体计算比较麻烦，故从略。C点的输出直接驱