Математическая модель мощного усилительного каскада на биполярном транзисторе

Abstract

A mathematics model of a single-transistor amplifier cascade based on a powerful bipolar microwave transistor is proposed. The change in generation regimes in high-power transistor microwave devices with varying internal and external parameters of circuits, such as matching elements of transistors or values of supply voltages, usually does not lend itself to theoretical research because of the almost insurmountable difficulties connected in these cases with the need to solve partial differential equations with Boundary conditions, determined only at the ends of semiconductor structures. With strong currents, the impedances and the gain of the transistor are inversely proportional to the value of the working current of the transistor, which together with the spread of parameters of high-power transistors making up to 35%, makes it unpromising to create an accurate static model of a powerful bipolar transistor. Therefore, for the simulation of high-power transistor devices, the problem of developing and creating a dynamic model of a powerful amplifier stage is of interest. This mathematical model is investigated using the main parameters of a powerful domestic transistor 2T982A-2. The correspondence between the values of the model parameters and the parameters of the real device is established. The dynamics of the model in an autooscillatory mode is numerically studied with the purpose of revealing the regularities of occurrence and development of regular and chaotic oscillations. The results of experimental studies of the regenerative amplification stage in the case of self-excitation in the microwave range as applied to the theoretical model are considered.

• mathematics model
• powerful bipolar transistor
• auto-oscillations
• chaos

Аннотация (на русском)

Математическая модель мощного усилительного каскада на биполярном транзисторе

В работе предлагается использование математической модели генератора с выделенной инерционностью для описания динамики мощного однотранзисторного усилительного каскада. Данная математическая модель исследуется с использованием основных параметров мощного отечественного транзистора 2Т982А-2. Численно выявляются закономерности генерации регулярных и хаотических колебаний. Представлены экспериментальные результаты исследования усилительного каскада для режима самовозбуждения в диапазоне СВЧ. Сделан сравнительный анализ динамики теоретической модели и эксперимента.

For citation

References

1. Беляев Р.В., Савельев С.В. Стохастичность при усилении бигармонического сигнала мощным биполярным СВЧ транзистором. // Радиотехника и Электроника. 1994. Т. 39. № 1. С. 123 - 129.
2. Зи С. Физика полупроводниковых приборов. Москва. «Мир». 1984. Книга 1. Изд. № 20/2918. Ч. 2, гл. 3, с. 190. (S.M. Sze. Physics of Semiconductor Devices. New Jersey. Bell Laboratories, Incorporated Murray Hill. 1981.)
3. Анищенко В.С., Астахов В.В., Летчфорд Т.Е. Экспериментальное исследование структуры странного аттрактора в модели генератора с инерционной нелинейностью. // ЖТФ. 1983. Т. 53. В 1. С. 152 - 154.
4. Савельев С.В. Бифуркационные явления с аддитивным увеличением периода колебаний в одномодовой радиофизической системе. // Радиотехника и Электроника. 1992. Т.37. № 6. С.1064 - 1071.
5. Савельев С. В., Сизов В. Е. Механизм изменения энергетики однотранзисторных генераторов при переходе к шумовым колебаниям.// Журнал радиоэлектроники [электронный журнал]. 2016. №12. Режим доступа: http://jre.cplire.ru/jre/dec16/13/abstract.html