в выходной линии передачи сигнал, создаваемый при изменении тока стока, распространяется в двух направлениях: прямом (к нагрузке) и обратном (к балластному резистору). Следовательно, в идеальном случае имеем коэффициент усиления по напряжению:

71/ = 0,5«5(2з2с)1/2. (10.23)

При этом предполагается, что усилитель не потребляет мощность., В усилителе с распределенным усилением потери мощности, в первую очередь, обусловлены конечной проводимостью Кеуп по-цепи затвора МДП-транзистора. Поскольку для такого усилителя неприемлем обычный показатель качества, равный произведению-коэффициента усиления на ширину полосы пропускания, то необходим другой показатель качества. Практика проектирования и. изготовления таких усилителей показывает, что главным фактором, ограничивающим их возможности, является входная проводимость активных элементов. Оказывается, нельзя бесконечна-увеличивать коэффициент усиления, наращивая число таких элементов. Если выбрать номинальный коэффициент усиления равным 8 дБ, то

/cp = 0,6(/)S/Reyn, (10.24>

где (/) представляет собой частоту, на которой измеряется Reyn-Следует отметить, что формула (10.24) определяет частоту среза фильтра нижних частот, при которой коэффициент усиления усилителя с распределенным усилением все еще примерно равен 8 дБ. В то же время выражение (10.5а) для предельной частоты усиления соответствует частоте, при которой коэффициент усиления обычного усилителя уменьшается до 1.

У правильно рассчитанного и изготовленного усилителя с распределенным усилением задержка распространения сигнала не превышает 83% от периода, равного 1 ср.

10.9. Использование мощных МДП-транзисторов в качестве смесителей

Как было показано в гл. 4 (см. рис. 4.8), динамическая передаточная характеристика мощного МДП-транзистора обеспечивает при правильном выборе режима его работы широкий динамический диапазон, сохраняет высокую чувствительность к малому сигналу даже при воздействии большого сигнала. Поэтому использование МДП-транзистора с коротким каналом в качестве смесителя может показаться сомнительным просто вследствие линейности их передаточных характеристик. Действительно, чтобы смешать два сигнала и получить сигнал промежуточной частоты, необходимо получить сигналы с комбинационными частотами с помощью нелинейного прибора. В гл. 4 было показано, что на передаточной характеристике МДП-транзистора с коротким каналом можно выделить три области работы: предпороговую; с квадра-264

тичнои зависимостью тока стока от напряжения затвора; с постоянной крутизной. Существенной нелинейностью обладают первые две области передаточной характеристики, которые можно использовать для смещения сигналов. Однако на эффективность работы смесителя существенное влияние оказывает характер этой нелинейности. При использовании полевого транзистора в качестве смесителя ток стока можно рассчитать, воспользовавшись разложением в ряд Тейлора:

1 /dS\

S е,+

2! [dUsJ

et +

(10.25)

Достаточная точность расчетов получается, если ограничиться первыми тремя слагаемыми, которые вынесены в табл. 10.2.

Таблица 10.2

Первое слагаемое бесполезно для целей смешения сигналов, а третье - дает много гармоник, но ни одной нужной. Именно второе слагаемое, обусловленное квадратичной зависимостью тока стока от напряжения затвора, и обеспечивает получение сигналов с частотами, равными сумме и разности частот смешиваемых сигналов, что и нужно для смесителя. При этом, однако, получаются и другие, нежелательные гармоники.

Установив соответствующий режим работы МДП-транзистора, можно точно выделить любое слагаемое выражения (10.25). Как уже говорилось, область линейной работы с постоянной крутизной не пригодна для использования в смесителях. Это относится и к предпороговой области передаточной характеристики, которая не только не обеспечивает эффективного смешения частот, но и обусловливает возникновение многих ненужных гармоник, затрудняющих работу смесителя.

Показанный схематично на рис. 10.17 балансный смеситель обеспечивает при преобразовании коэффициент усиления мощности 16 дБ и ослабление по мощности комбинационных составляющих третьего порядка 45 дБ (относительно мощности высокочастотного сигнала, равной 1 мВт), если ток стока лежит в диапазоне 95--105 мА, а мощность сигнала генератора равна 16 дБ. При

уменьшении тока стока падает и коэффициент усиления. Если же ток стока увеличивается, то ухудшается степень подавления комбинационных составляющих третьего порядка.

Использование балансных смесителей, выполненных на мощных МДП-транзисторах, в малосигнальных приемниках имеет некоторые недостатки. Хотя такие смесители и обладают большим

Генератор! (50 Ом) +16 дБ

0,1 мк

VMP4

ВЧ сигнал/7 » 150 Ом) КР ?

0,1 мк

0,1 мк

ДрВЧ (100 мкГн)

VMP4

0,1 мк

ДрВЧ (100 мкГн)

: 0,1 мк

-оКУПЧ

л., П =Ь:10мк

-о + (7„=24В

Рис. 10.17. Балансный смеситель с расширенным динамическим диапазоном на мощных МДП-транзисторах. (С разрешения журнала QST Jan. 1981.)

динамическим диапазоном, но он получается при использовании МОЩНОГО генератора, от влияния которого на другие узлы приемника трудно избавиться. Другим недостатком большинства смесителей на полевых транзисторах является их большой шум. В то время как шум пассивных диодных смесителей лишь немногим больше их потерь преобразования, в смесителях на мощных ПТ он обычно выше примерно на 8 дБ даже на не очень высоких частотах в диапазоне 3-30 МГц. Можно улучшить отношение сигнал-шум, введя селективный каскад предварительного усиления. Однако при этом уменьшается динамический диапазон смесителя.

10.10. Защита МДП-транзисторов от электромагнитных импульсов

В отличие от мощных биполярных транзисторов, которые нетрудно защитить от разрушения с помощью разрядников, мощные высокочастотные МДП-транзисторы могут выйти из строя при воздействии короткого импульса напряжения, большего напряжения пробоя сток - исток. Вследствие высокой чувствительности МДП-транзисторов к перегрузкам по напряжению, их цепи защиты от 266