Идеализация статических характеристик активного элемента.

Современные методы математического моделирования на ПЭВМ активных элементов и ГВВ в целом позволяют рассчитывать режимы генераторов с высокой точностью при условии, что все параметры конкретного АЭ должным образом определены. Однако в инженерной практике часто приходится проектировать генератор, опираясь на усредняемые параметры АЭ, которые могут отличаться от реальных на 20% для генераторных ламп и в несколько раз для транзисторов. В этом случае расчет генератора на ПЭВМ не дает сколько-нибудь существенного преимущества перед инженерным методом расчета, основанным на использовании “идеализированных” статических характеристик АЭ. К тому же для выполнения расчета инженерным методом достаточно иметь калькулятор.

Идеализация статических характеристик методом линейной интерполяции впервые предложена М.В. Шулейкиным и окончательно доведена до практического применения А.И Бергом в 30-е годы. Согласно этому методу статическая характеристика аппроксимировалась отрезками прямых линий. В результате математическая запись характеристики представляет собой систему уравнений первой степени, а расчетные соотношения получаются предельно простыми с минимальным числом параметров.

Принцип линейной идеализации рассмотрим на примере характеристик полевого транзистора. Используя обозначения электродов выбираемого АЭ (коллектор соответствует стоку, управляющий электрод – затвору, исток – истоку). На рисунке 2.5 представлены реальные и идеализированные проходные характеристики.

Рисунок 2.5. Идеализация статических характеристик

Нарастающие участки статических характеристик представлены одной прямой, наклон которой к горизонтальной оси определяется крутизной характеристики S = tg α; а отрезок, отсекаемый на горизонтальной оси Е_у­' – получил название идеализированного напряжения отсечки.

Разница Е_у­'–Е₀ = Е_у0­ – также является параметром идеализации и называется напряжением приведения. Заметим, что Еo и Еу’ могут быть как положительными, так и отрицательными величинами. Напряжение приве-дения всегда положительная величина (Е о > 0).

Участки насыщения тока коллектора представлены рядом горизонтальных прямых, положение которых определяется напряжением на коллекторе (е_к).

Аналогично осуществляется идеализация характеристик в выходной системе координат (см. рисунок 2.6).

Рисунок 2.6. Идеализация статических характеристик в выходной

системе координат

Спадающие участки характеристик представлены одной прямой, проходящей через начало координат под углом δ, и получившей название ''линии критического режима'' (ЛКР). ЛКР проводится через середину участков перегиба статических характеристик. Крутизна ЛКР S_кр = tg δ, также является параметром идеализированных характеристик. Для транзисторов вместо S _{к р} обычно пользуются обратным параметром, получившим название ''сопротивления насыщения'' (r_нас)

Итак, все семейство идеализированных характеристик может быть описано четырьмя параметрами: S, E₀, E_y0, S_кр (или r_нас).