4.1.3. Предварительный усилитель обеспечивает усиление входного сигнала до величины, достаточной для работы оконечного усилителя. В этом блоке ТВО осуществляется управление сдвигом постоянного уровня усиливаемого сигнала, дискретная регулировка усиления, а также плавная регулировка усиления, предназначенная для предэксплуатационной настройки осциллографа.
4.1.4. Узел задержки обеспечивает возможность наблюдать передний фронт импульса, для чего он задерживается в цепи ТВО на время срабатывания ТГО, с тем, чтобы вертикальное отклонение луча не опережало горизонтальную развертку осциллографа.
4.1.5. Фазоинверсный каскад предназначен для согласования несимметричного выхода предварительного усилителя с дифференциальным выходом оконечного каскада. Фазоинвертор позволяет получить два выходных сигнала, равные по амплитуде и противоположные по фазе.
4.1.6. Оконечный каскад УВО нагружен на вертикально-отклоняющие пластины ЭЛТ. Его коэффициент усиления задают максимально возможным для исключения режима большого сигнала предоконечного каскада. Требования к ОК предъявляются противоречивые: он должен обеспечивать широкую полосу и большую амплитуду импульсов на емкостной нагрузке.
4.2. Задание технических требований к УВО.
Исходя из ТЗ, сформулируем технические требования, предъявляемые ко всему проектируемому усилителю:
4.2.1. Выходное напряжение усилителя Uвых.
Выходное напряжение рассчитывается по формуле:
|
Uвых = A/SY, |
(1) |
где Uвых – выходное напряжение, В;
А – размер изображения, мм;
SY – чувствительность пластин ЭЛТ, мм/В.
А = 50 мм;
SY = 0,7 мм/В – значения берем из документации к ЭЛТ ;
Uвых = 71,43 В.
Возьмем выходное напряжение с 10 %-м запасом:
Uвых = 80 В.
4.2.2. Коэффициент усиления номинальный K0.
|
К0 = Uвых max /Uвх min , |
(2) |
где К0 – номинальный коэффициент усиления;
Uвых max – максимальное выходное напряжение, В;
Uвх min – минимальная амплитуда входного импульса, В.
Uвых max = 80 В – значение рассчитано в п.4.2.1.;
Uвх min = 0,01 В – берем из ТЗ;
К0 = 8000.
4.2.3. Допустимые искажения tф.
|
tф < 0,1tи min , |
(3) |
где tф – длительность фронта, мкс;
tи min – минимальная длительность входного импульса, мкс.
tи min = 0,3 мкс – берем из ТЗ;
tф < 0,03 мкс.
4.2.4. Верхняя граничная частота fв.
|
fв > 0,35/tн , |
(4) |
где fв – верхняя граничная частота УВО, МГц;
tн – время нарастания ПХ, мкс.
tн = tф = 0,03 мкс – значение рассчитано в п. 4.2.3.;
fв > 11,67 МГц.
Примечание. Расчет нижней граничной частоты fн не проводился, т.к. по проектируемой схемотехнике УВО связь между каскадами – гальваническая, а все каскады являются усилителями постоянного тока.
4.2.5. Параметры нагрузки УВО Rн и Сн.
Rн = Rвх ЭЛТ – входное сопротивление ЭЛТ;
Rн = 1000 кОм – задали самостоятельно, т.к. нагрузка – емкостная.
|
Сн = Свз + 2Спл , |
(5) |
где Сн – емкость нагрузки УВО, пФ;
Свз – емкость взаимосвязи пластин ЭЛТ;
Спл – емкость пластин ЭЛТ.
Свз = 4 пФ;
Спл = 4 пФ – значения берем из документации на ЭЛТ;
Сн = 12 пФ.
4.2.6. Входные параметры УВО Rвх и Свх.
Rвх < 1000 кОм – берем из ТЗ;
Свх < 20 пФ – берем из ТЗ.
4.2.7. Рабочий диапазон температур окружающей среды:
Берем значения из ТЗ:
tср min = 10 ºC – минимальная температура окружающей среды;
tср max = 35 ºC – максимальная температура окружающей среды.
4.3. Распределение параметров УВО по каскадам.
Проектирование и расчет будут проводиться последовательно для каждого из звеньев УВО. Поэтому, необходимо знать технические требования для каждого из каскадов в отдельности. Получим их, исходя из технических требований к УВО, рассчитанных в п.4.2.
4.3.1. Коэффициенты усиления каскадов.
КУ многокаскадного усилителя определяется произведением коэффициентов каждого из каскадов в отдельности. Поэтому, в данном случае он рассчитывается по формуле:
|
Кобщ = КВХКПУКЛЗКФИКОК , |
(6) |
где Кобщ – КУ номинальный УВО;
КВХ – КУ входного каскада;
КПУ – КУ предварительного усилителя;
КЛЗ – КУ линии задержки;
КФИ – КУ фазоинверсного каскада;
КОК – КУ оконечного каскада.
КУ оконечного каскада выбрали наибольшим, исходя из требования, что на его входе должен быть малый сигнал, значение которого приняли равным 1,2 В. Коэффициенты усиления последующих каскадов выбирали исходя из прогнозируемой схемотехники и условия обеспечения заданного КУ всего усилителя.
Рассчитанные КУ для каждого из каскадов приведены в табл. 4.1. наряду с выходными напряжениями и другими техническими требованиями. Отметим, что общий КУ, рассчитанный по формуле (6) составляет: Кобщ = 8147, что с небольшим запасом превышает значение, рассчитанное в п. 4.2.2. Превышение вызвано тем, что при вычислениях округления проводили в большую сторону.
4.3.2. Допустимые искажения.
Верхняя граничная частоты многокаскадного усилителя определяется выражением:
|
fвобщ = , |
(7) |
где fвобщ – верхняя граничная частота всего УВО, МГц;
fвi – верхняя граничная частота i-го каскада, МГц.
Искажения определяются подкоренным выражением в формуле (7). Наибольшие искажения вносят оконечный каскад – 60% и предварительный усилитель – 30%. Фазоинверсный каскад вносит примерно 5% искажений. Оставшиеся распределим поровну между входным каскадом и линией задержки.
Отметим, что ПУ будет двухкаскадным, исходя из большого коэффициента усиления и прогнозируемой схемотехники. Поэтому искажения, вносимые им, распределим поровну между его каскадами.
Длительность фронта, определяемая временем нарастания ПХ, рассчитывалась по формуле (4). Верхняя граничная частота и длительность фронта для каждого из каскадов представлены в табл. 4.1.
Таблица 4.1
|
|
Вход. каскад |
ПУ |
ЛЗ |
ФИ |
ОК |
УВО |
|
|
К1 |
К2 |
||||||
|
Uвых, В |
0,009375 |
0,06 |
0,6 |
0,3 |
1,2 |
80 |
80 |
|
K0 |
0,95 |
6,4 |
10 |
0,5 |
4 |
67 |
8000 |
|
fв, МГц, не менее |
73,8 |
30,2 |
30,2 |
73,8 |
52,2 |
15,07 |
11,67 |
|
tф, нс, не более |
5 |
12 |
12 |
5 |
7 |
23 |
30 |
4.4. Выбор схемотехники и расчет ОК.
Для реализации требований к ОК выполним его по схеме каскодного дифференциального каскада с эмиттерной коррекцией, как представлено на рис.4.2.
Рис. 4.2. Каскодный ДК с эмиттерной коррекцией
4.4.1. Определение выходного напряжения ОК.
Выходное напряжение с плеча каскодного ДК – максимальная амплитуда сигнала с одного плеча ДК:
Страницы: 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10
