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 Еу' – получил название идеализированного напряжения отсечки.
Разница Еу'–Е0 = Еу0 – 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 (Ео> 0).
Участки насыщения тока коллектора представлены рядом горизонтальных прямых, положение которых определяется напряжением на коллекторе (ек).
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 Sкр = tg δ, также является параметром идеализированных характеристик. Для транзисторов вместо Sкр обычно пользуются обратным параметром, получившим название ''сопротивления насыщения'' (rнас)
Итак, все семейство идеализированных характеристик может быть описано четырьмя параметрами:S, E0, Ey0, Sкр (или rнас).