Видеоусилитель

Расчет проводится по следующим формулам:

,                                      (6.3)

где  - сопротивление по постоянному току в цепи коллекторного тока за вычетом .  - сопротивление фильтра по цепи питания (см. Низкочастотная коррекция цепочкой .).

Полученное из (6.3) значение  ориентировочное, его следует уточнить, исходя из заданного  или взяв стандартное значение. Это потребует уточнения значения , что может быть сделано по следующей формуле:

.                                                      (6.4)

Тогда

.                                                             (6.5)

Глубокая отрицательная обратная связь по постоянному току практически устраняет температурную нестабильность каскада из-за изменения . Влияние двух оставшихся дестабилизирующих факторов, как показывает анализ, зависит от величины сопротивления , а, следовательно, от тока делителя напряжения. Причем увеличение  ведет к снижению влияния смещения входных характеристик, а уменьшение  - приводит к снижению влияния изменений неуправляемого тока перехода коллектор-база. Ток базового делителя  (см. Рисунок 4), обеспечивающий требуемую стабильность каскада, может быть найден по следующей формуле:

.                                                      (6.6)

Для хорошей фиксации потенциала базы желательно обеспечивать .

В (6.6) знаменатель может получиться отрицательным, что свидетельствует о недостижимости требуемой стабильности при заданных условиях. Тогда необходимо увеличить , пересчитав при этом  и .

Сопротивления  и  рассчитываются следующим образом:

;                                                               (6.7)

,                                                         (6.8)

где ,  - положение РТ на входной ВАХ транзистора.

При необходимости можно взять  для кремниевого транзисторов, а  оценить по формуле . При выборе  следует учитывать, что его увеличение снижает экономичность каскада и уменьшает входное сопротивление. Поэтому желательно, чтобы выполнялось условие , где  - входная проводимость транзистора в рабочей точке.

Получаемая абсолютная нестабильность тока коллектора может быть оценена по следующей формуле:

,                            (6.9)

где  - сопротивление току растекания базы транзистора.

Расчет

Рисунок 5

Все расчеты и вычисления проводились на ЭВМ, поэтому при решении неравенств выбирались значения с умыслом.

Рассчитаем необходимую полосу пропускания усилителя для формирования данного импульса.

Время фронта (установления)  и верхняя граничная частота  апериодического усилителя связаны между собой соотношением , отсюда получаем:

 [Гц].

А нижняя граничная частота  связана со сколом  выражением , отсюда получим:

 [Гц].

Нетрудно заметить, что транзистор нужен ВЧ, поэтому возьмем транзистор с данными характеристиками (см. Таблица 1):

Таблица 1

Тип транзистора

Технология изготовления

, В

, мА

, мкА

, МГц

, пФ

, В

, пс

КТ399А

эп. пл.[1]

40

1

5

0,5

2600

1,03

5

4

Расчет необходимого количества каскадов

Сопротивление растекания базы  (3.2) при технологическом параметре :

 [Ом].

Высокочастотный параметр:

Максимальную площадь усиления дифференциального каскада оценим по (1.5):

,

 - функция, учитывающая уменьшение  с ростом числа каскадов, возьмем .

.

Определим ориентировочное число каскадов усилителя по (1.6), при  - для случая с высокочастотной коррекцией:

.

Согласно выражению (1.2) верхняя граничная частота каждого каскада:

 [Гц].

Согласно выражению (1.3) нижняя граничная частота каждого каскада:

 [Гц].

Коэффициент усиления каждого каскада (1.4) и требуемая площадь усиления (1.1):

.

Расчет оконечного усилительного каскада

Исходные данные:

1.      Коэффициент усиления ;

2.      Верхняя и нижняя граничные частоты  Гц,  Гц;

3.      Уровень линейных искажений на частотах  и  -  и  равны ;

4.      Сопротивление потребителя  Ом.

Еще раз проверяем выбранный транзистор на пригодность, реализовать требуемый коэффициент усиления и полосу пропускания при запанных частотных искажениях, по неравенству (2.1):

По выражению (3.1) определим дифференциальное сопротивление эмиттерного перехода , причем :

 [Ом].

Дифференциальное сопротивление эмиттерного перехода  (3.3):

 [Ом].

Емкость эмиттерного перехода  (3.4):

 [Ф].

Собственная постоянная времени транзистора  (3.5):

 [с].

Определяют параметры транзистора , , , , ,  и  на средней частоте усиления, хотя правильнее будет рассчитать на верхней частоте Гц.

Расчет Y-параметров

Входное сопротивление в схеме ОБ на низкой частоте (3.6):

 [Ом],

граничная частота по крутизне (3.7):

 [Гц],

 и ,

А теперь и сами Y-параметры (3.8) – (3.15):

 [См],

 [См],

 [Ф];

 [См],

 [См],

 [Ф];

 [См],

 [См],

 [А/В];


Причем , тогда

 [А/В].

 

 [См],

 [См],

 [Ф].

Оценим нагрузочную коллекторную проводимость  для обеспечения заданного усиления и полосы пропускания (2.2) – (2.4):

 [См],

 [См],

,

.

Входная проводимость (2.5) и емкость (2.6) усилительного каскада.

 [См],

 [Ф].

Рассчитаем высокочастотную эмиттерную коррекцию

Определяем эквивалентную емкость , пусть монтажная емкость равна  [пФ]:

 [Ф].

Рассчитаем необходимое значение глубины ООС (4.5):

.

Находим необходимое значение коллекторного сопротивления (4.6):

 [Ом].

Рассчитаем элементы цепи коррекции (4.7) – (4.8):

 [Ом];

 [Ф].


Разделительную емкость  (2.7) определим по заданным искажениям  на нижней граничной частоте:

,

 [Ф].

Пусть разделительная емкость будет равна  [Ф].

Низкочастотна коррекция цепочкой

В соответствии (5.2) определяем постоянную времени  каскада без коррекции:

 [с].

Находим необходимые для осуществления коррекции значения  и  (5.5) – (5.6), при  несколько меньшей заданного, пусть  [с-1]:

 [Ом];

 [Ф].

Стабилизация режима работы усилительного каскада

Исходные данные:

-         средняя температура  0С;

-         коэффициент ;

-         верхняя граница заданного температурного диапазона  0С;

-         нижняя граница заданного температурного диапазона  0С;

-         коэффициент температурного сдвига входных характеристик  В/град.

 0С,

 0С.

Определим следующие величины  (6.1) и  (6.2):

 [А];

 [В].

Рассчитаем минимальное значение напряжения питания  (6.3):

Сопротивление по постоянному току в цепи коллекторного тока за вычетом

 [Ом],

 [В].

Теперь, уточним значение источника питания . Пусть  [В].

А также уточним значение  (6.4):

 [В].

Определим величину  (6.5):

 [Ом].

Ток базового делителя  (6.6):

 [А].

Оценим  как  [А].

Для выполнения условия , пусть [А].

Рассчитаем сопротивления  (6.7) и  (6.8), взяв :

 [Ом];

 [Ом].

Проверим выполнение условие :

 [Ом],

 [Ом],

соответственно .

Оценим абсолютную нестабильность тока коллектора (6.9):

 [А],

Коэффициент нестабильности тока коллектора  получаем таким:

,

что не более оговоренного 0,1.


Определим сопротивление , описанное в разделе высокочастотной коррекции:

 [Ом].


Оценим емкость  (2.8):

 [Ф].


Оценим необходимость в эмиттерном повторителе между оконечным каскадом и нагрузкой, выражением  (2.2), при верхней частоте  Гц:

    .

Нетрудно заметить, что неравенство верно, а, следовательно, согласовывающий каскад можно не ставить

Расчет предоконечных усилительных каскадов

Исходные данные те же, что и для оконечного каскада, кроме:

,  [Ом] и   [Ф].

Y-параметры остаются тоже те же, так как транзистор берем тот же КТ399А.

Оценим нагрузочную коллекторную проводимость  для обеспечения заданного усиления и полосы пропускания (2.2) – (2.4):

 [См],

 [См],

,

.

Входная проводимость  и емкость  усилительного каскада остаются такие же, как и для оконечного каскада.

Страницы: 1, 2, 3, 4, 5



Реклама
В соцсетях
рефераты скачать рефераты скачать рефераты скачать рефераты скачать рефераты скачать рефераты скачать рефераты скачать