Методические указания «Расчет импульсных усилителей» (стр. 4 )

Определяют входные параметры оконечного каскада:

ток базы ; переменную составляющую базового тока ; входное сопротивление каскада с ОЭ и ОК определяются по (1.4) и (1.13); входное напряжение оконечного каскада

с ОЭ:, с ОК:

ориентировочное значение коэффициента усиления каскада

с ОЭ:,с ОК:

входная емкость оконечного каскада для ОЭ и ОК определяется по формулам п.1.6; время установления во входной цепи оконечного каскада по (1.3)

Проверяют выполнение условия

Если это условие не выполняется, во входной цепи эмиттерного повторителя в пре­дыдущем каскаде вводят индуктивную коррекцию и определяют RK предыдущего каскада по (п. 3.3. 2). В оконечном каскаде с ОЭ при невыполнении этого условия ис­пользуют эмиттерную коррекцию, а RКпр определяют согласно (1.23). При этом ори­ентировочная глубина обратной связи ,а коэффициент усиления выходного каскада

3.4  Основные показатели входного каскада

Рассматриваемые в данном пособии усилители обеспечивают на выходе сравнитель­но небольшие сигналы, поэтому во всех каскадах можно использовать один и тот же транзистор.

Для повышения коэффициента передачи входной цепи задаются входным сопротивлением усилителя , при этом . Определяют входное сопротивление каскада, полагая на данном этапе, что во входном каскаде IK0=2…5мА, по (1.4) и (1.13). Если условие предыдущего пункта не соблюдается, можно уменьшить величину IK0 до значения не менее 1 мА, при этом RВХ каскада возрастает. Входное сопротивление в каскаде с ОЭ можно увеличить с помощью ООС согласно (1.8). В зависимости от параметров схемы последующего каскада определяют величину рези­стора  RK по правилам п.(3.3.2), или по формуле(1.23); во входном каскаде с ОК принимают RЭ=100…1000 Ом. Определяют коэффициент усиления каскада  с ОЭ

  , где , для эмиттерного повторителя КН = 0,7 ... 0,9. Если в каскаде введена О. С., рис.2, ее глубина , тогда .

Определяют время установления входной цепи усилителя согласно п. п.(1.1) и (1.3). Вопрос о необходимости введения эмиттерной коррекции в 1-ом каскаде усилителя решается по правилам п.(3.3.13).

3.5  Расчет необходимого усиления и определение количества каскадов.

Определяют необходимый общий сквозной коэффициент усиления . С учетом коэффициента запаса KЗАП=2...3 на разброс и нестабильность параметров . Ориентировочное значение полученного коэффициента усиления двухкаскадного усилителя . Если условие не выполняется, нужно ввести один или несколько каскадов предварительного усиления (между точками а - Ь, рис. 14, 15); которые рассчитывают по изложенным выше правилам. Изображают первоначальный вариант принципиальной схемы усилителя (аналогич­но рис. 15).

3.6  Распределение искажений сигнала по цепям и каскадам усилителя.

Переходная характеристика многокаскадного усилителя (рис. 1) имеет наилучшую форму при одинаковых искажениях фронта импульса в каждом из n-каскадов, т. е. . Допустимая величина выброса в каждом каскаде, где nK количество каскадов, охваченных ВЧ коррекцией. Однако, если задан критический выброс δКР=1%, то выбросы отдельных каскадов не суммируются и δn=δКР=1%. Спад плоской вершины импульса в усилителе определяется общим количеством в раз­делительных (СР) и блокировочных (СЭ) конденсаторов. В первом приближении (при Δ< 10%) величину допустимых искажений, отводимых на один из 1 конденсаторов можно принять равной  .

4. Расчет каскадов усилителя

4.1  Расчет цепей питания и стабилизации режима

Определяют общее сопротивление в эмиттерной цепи оконечного  каскада с ОЭ ,а также резистор эмиттерной стабилизации , рис.9а. Падение на­пряжения на фильтре ориентировочно принимают равным 0,2.. .0,4 ЕК. В каскаде с ОК уточняют величину   и если она сильно отличается от принятого ранее значения, повторяют расчеты по ((п.3.3.5)..... .7). Рассчитывают базовый делитель.

Падение напряжения на нижнем плече делителя R2: . Напряжение  определяют по статической ВАХ выбранного транзистора или по усредненной входной характеристике маломощного БТ, рис. 16.

Задают ток делителя и определяют , а также верх­нее плечо делителя

во входном каскаде (и каскаде предварительного усиления) уточня­ют режим постоянного тока. Рассчитывают выходной ток каскада (ОЭ),

в каскаде с ОК заменяют RK на RЭ. Определяют для входного каскада IК(0)Э и  UКЭ0 по (3.3.6) и (3.3.8). Если ра­ссчитанные значения IК0 и UКЭ0 полу­чатся слишком маленькими, прини­мают . Повторяют расчеты по п.(4.1.1,-2) ,для определенных в п.(4.1.3) токов и напряжений входного каскада.

Определяют

4.2. Расчет искажений и усиления каскадов

Рассчитывают параметры коррекции фронта и спада импульса при уточненных в п.3.6. значениях τУn и Δ1 по правилам п. п. 1.8, 1.9, а также реальные искажения фронта и спада в некорректированных каскадах (1.3), (1.6),(1.12)., по формулам. Если уточ­ненные величины τун незначительно отличаются от ранее принятых в расчете значе­ний, предварительные расчеты принимаются за окончательные. Уточняют коэффициенты усиления каскадов по формулам (1.11)и(1.16).

4.3.  Расчет вспомогательных цепей

В каскадах с коррекцией спада конденсаторы СР и Сф рассчитывают по (1.19) и (1.20). В остальных случаях . Блокировочные конденсаторы оп­ределяют из (1.12):. При определении разделительного конденсатора СР2 в выходной цепи эмиттерного повторителя по заданной величине спада (1.17), из-за малого выходного сопротивления каскада величина СР2 может оказаться равной тысячам мкФ. В таком случае на эту цепь отводят до половины искажений всего усилителя, т. е. ΔР2≤0,5Δ, а в других каскадах можно ввести НЧ коррекцию с подъемом переходной характеристики в ОБВ.

  Рассчитанные значения конденсаторов округляют до ближайшего большего значения по шкале номиналов (Прил.4).

Рассчитывают цепь регулировки усиления согласно п.1.19.

4.4. Требования к источнику питания

Рассчитывают суммарный ток, потребляемый усилителем от источника питания , а также потребляемую от источника питания мощ­ность P0=I0EK.

В усилителе с числом каскадов n>2 в цепи питания ставят развязывающие фильтры и ограничивают внутреннее сопротивление источника питания величиной Zn=0,02…0,05 Ом.

5. РАСЧЕТ РЕЗУЛЬТИРУЮЩИХ ХАРАКТЕРИСТИК УСИЛИТЕЛЯ

Рассчитывают: время установления всего усилителя , выброс , спад

Проверяют неравенства:  , в противном слу­чае техническое задание не выполнено.

Определяют чувствительность усилителя, должно выполняться условие

Для построения переходной характеристики пользоваться рекомендациями раздела 1.5.

Приложение 1

Параметры транзисторов

h22Э≤10-4 см

Приложение 2

Номинальные значения напряжений источников питания: 0,25; 0,40; 0,6; 1,2; 1,5; 2,4; 3,0; 4,0; 4,5; 5,0; 5,2; 6,0; (6,3); 9,0; (10,0); 12,0; (12,6); 15,0; 20,0; 24,0; 27,0; 30,0; 36,0; (40,0); 48,0; 60,0; 80,0; 100,0; (125,0); 150,0; 200,0; 250,0; (300,0).

Приложение 3

Ряды номинальных сопротивлений резисторов и емкостей конденсаторов.

Точн.+5%	10	11	12	13	15	16	18	20	22	24	27	30	33	36	39	43	47	51	56	62
	68	75	82	91
Точн.+10%	10		12		15		18		22				33		39		47		56
	68		82
Точн.+20%	10				15				22				33				47
	68

ПРИМЕЧАНИЕ: Номиналы сопротивлений и ёмкостей больше 100 получаются умножением этой шкалы на 10, 100, 1000 и т. д.

Приложение 4

Образец перечня элементов принципиальной схемы

Позиционные обозначения	Наименования	Обозначения	Количество	Примечание
R1 …	Резистор Резистор	МЛТ-0, 25-10±10% МЛТ-0, 125-510+10%	1 1
С5 …	Конденсатор …	К50-6-100В-10мкф	1
VT1	Транзистор	КТ315В	3

Образец штампа на принципиальной схеме

1	2
3
4	5	6	7	8
4	5	6	7
4	5	6	7

Литература:

1. Радиоприемные устройства. Под ред. . - М.: Радио и связь, 2004.

2. . Задачи и упражнения по электронным усилителям. - М.: Радио и связь, 1986.

3. Проектирование усилительных устройств на транзисторах. Под ред. . - М.: Связь, 1972.

4.  Транзисторы  для  аппаратуры  широкого  применения.  Под  ред. , - М.: Энергия, 1982.

5. . Расчет и проектирование импульсных усилителей. - М.: Высшая школа. 1975.

6. . Система схемотехнического моделирования MICRO-CAP VII. - М.: Солон, 2003.

7. Справочная книга радиолюбителя – конструктора. Под ред. . - М.: Радио и связь 1990.

       

* При количестве каскадов больше двух