Коэффициент усиления каскада определяют по (1.22), а его входное сопротивление 
(1.29) . При расчете параметров коррекции во входном каскаде усилителя, Rкпр заменяют на Rи. В каскадах с ОК не применяется никакая коррекция
1.10 Регулировка усиления
Эквивалентная схема потенциометрического регулятора Rр c плавным изменением коэффициента усиления приведена на рис. 12.
Рис. 12 Рис.13
Основным недостатком такого регулятора является зависимость искажений импульса от положения движка. Максимальная величина сопротивления потенциометра
, (1.30) где Со ≅ Свх. сл – входная емкость последующего каскада.
Требуемый диапазон регулирования 
, откуда 
(1.31)
Максимальный спад плоской вершины импульса 
(1.32),
отсюда можно определить Ср при заданной величине 
В случае, если в (1.30) получится отрицательная величина регулировку усиления можно обеспечить с помощью О. О.С. рис.13. Величина сопротивления регулятора 
(1.33), где 
- определяется по (1.12).
Такая регулировка не ухудшает переходную характеристику каскада, но имеет ограниченный диапазон регулирования, Др≤20дБ. Следует отметить, что в высокоточных измерительных усилителях применяется компенсированная ступенчатая регулировка усиления [5].
2 Порядок расчета импульсного усилителя
Рекомендуется следующая последовательность проектирования усилителя.
Расчет структурной схемы, включающий следующие этапы:- выбор схем выходного, входного и предварительных* каскадов; выбор типов усилительных элементов; ориентировочное определение параметров выходного каскада; предварительный расчет входного каскада; расчет необходимого усиления и определение количества каскадов; ориентировочный расчет параметров каскада предварительного усиления*; распределение искажений сигнала по цепям и каскадам усилителя;
- расчет цепей питания усилительных элементов и схем стабилизации режима; расчет вспомогательных цепей, включая разделительные, блокировочные конденсаторы, регулятор усиления и др.
3 Расчет структурной схемы усилителя
Типовая структурная схема импульсного усилителя показана на рис. 14.
Рис. 14. Структурная схема импульсного усилителя
Разрыв в точках а-в означает, что усилитель может содержать любое количество каскадов предварительного усиления. Условное изображение цепей О. О.С. в виде β1 и β2 учитывает возможное использование каскадов с ОК, а также эмиттерной коррекции и других видов обратной связи. РРУ - ручная регулировка усиления.
3.1 Выбор схем каскадов
Схема выходного каскада определяется параметрами нагрузки. При выполнении следующих условий: Сн ≥ 100 пФ; Rн ≤ 50 Ом; Rвых ≤ 50 Ом; выходной каскад выбирается по схеме с ОК. В остальных случаях транзистор выходного каскада включается с ОЭ, причем, если Rн ≥ 1 кОм, в каскаде используется индуктивная коррекция, а также коррекция спада плоской вершины (Δ) с помощью цепи СфRф. Одновременно, для уменьшения искажений во входной цепи каскада можно применить эмиттерную коррекцию.
Схема входного каскада зависит от внутреннего сопротивления источника сигнала Rи: при Rи ≥ 1 кОм на входе усилителя ставится эмиттерный повторитель, в остальных случаях входной каскад выполняется с общим эмиттером.
Для уменьшения искажений во входной цепи усилителя во входном каскаде часто вводится эмиттерная коррекция. В случае, если 1 кОм Rи 2…3 кОм, увеличение входного сопротивления усилителя может быть обеспечено введением во входной каскад эмиттерной коррекции или частотно-независимой ООС, 
на рис.2.
Рекомендации по применению коррекции: Если последующий каскад усилителя выполнен как эмиттерный повторитель, во входном каскаде следует применить индуктивную коррекцию. коррекции в каскаде также целесообразно, если Rвх сл ≥ 1 кОм. Каскады предварительного усиления выбираются по приведенным выше рекомендациям, чаще всего с ОЭ. На рис.15 приведены несколько вариантов схем импульсных усилителей.
а)
б)
в)
Рис.15
3.2 Выбор типов усилительных элементов
Транзисторы выбирают по граничной частоте fт ≥ 3/τу, которая связана с другими справочными параметрами транзистора следующими соотношениями: 
,где
– частота генерации транзистора,
- частота на которой 
уменьшается на 3 дБ относительно 
. Иногда в справочниках указывается величина
,измеренная на определенной частоте f, тогда
Транзистор для выходного каскада проверяют также по предельным электрическим параметрам, которые определяются в следующем пункте.
3.3 Ориентировочное определение параметров выходного каскада
Задаются искажениями фронта импульса в выходной цепи оконечного каскада
. Определяют величину резистора RK в каскаде ОЭ в зависимости от схемы каскада. В каскаде с индуктивной коррекцией RK определяют согласно п. 1.9. В остальных случаях определяют
. Рассчитывают предельное значение
, принимают
. Очевидно, что при
, значение
или бесконечно; Это означает, что искажение каскада в ОМВ не превышают допустимую величину при любой величине RK. В этом случае величина резистора RK определяется только режимом каскада по постоянному току, первоначально принимают RK=100…1000 Ом. При чисто емкостной нагрузке
. В каскаде с ОК определяют величину резистора 
, в отсутствии сопротивления нагрузки RЭ=100…1000 Ом. Определяют ток в нагрузке 
. Рассчитывают переменную составляющую выходного тока каскада 
(ОЭ) или 
(ОК) Определяют ток коллектора(эмиттера) в точке покоя 
. Определяют максимальное и минимальное мгновенные значения тока 
; 
. В случае, если 
, увеличивают IK0, чтобы неравенство выполнялось. Определяют напряжение на коллекторе в точке покоя 
Рассчитывают необходимую величину напряжения источника питания 
, в схеме с OK RК заменяют на RЭ. Выбирают из стандартного ряда (Прил. З ) ближайшее большее значение 
. Рассчитывают мощность, рассеиваемую на коллекторе транзистора
Проверяют пригодность выбранного транзистора (прил. 2); - справочные значения предельных эксплуатационных данных выбранного транзистора должны удовлетворять условиям: - постоянное напряжение
; постоянный ток коллектора 
; импульсный ток коллектора
; постоянная рассеиваемая мощность
; В случае, если какие-то из этих условий не выполняются, можно в небольших пределах изменить режим работы БТ, в противном случае выбирают другой транзистор.
|
Из за большого объема этот материал размещен на нескольких страницах:
1 2 3 4 |
