Меню

Поиск

Видеоусилитель
. (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],

[Ф];

[См],

[Ф];

[См],

[А/В];

Причем , тогда

[А/В].

[См],

[Ф].

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

[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],

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.

[См],

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

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].

[Ом];

[Ф].

Стабилизация режима работы усилительного каскада

Исходные данные те же, что и для оконечного каскада.

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],

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].

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

Эксплуатационные данные

- Источник питания на 9 В;

- Верхняя граница температурного диапазона 0С;

- Нижняя граница температурного диапазона 0С;

- Входной сигнал не более 5 мВ.

- Остальные характеристики соответствуют ТЗ.

Видеоусилитель. Принципиальная схема.

Перечень элементов

Поз. Обозначение

Наименование

Кол.

Примечание

Конденсаторы

ТУ

C1, C5, C9,

К10-17Б-Н50-0,1мкФ ±5%

C13, C17

C2, C6,

К50-29-25В-10мкФ-В ±5%

C10, C14

C3, C7,

К10-17Б-Н47-100пФ-В ±5%

C11, C15

C4, C8,

К50-29-16В-47мкФ-В ±5%

C12, C16

C18

К50-29-16В-22мкФ-В ±5%

C19

К10-17Б-Н1500-220пФ ±5%

C20

К50-29-16В-47мкФ-В ±5%

C21

К10-17Б-Н50-0,1мкФ ±5%

Резисторы

ТУ

R1, R7,

С2-23-0,062-750 Ом ±5%

R13, R19

R2, R8,

С2-23-0,062-13 кОм ±5%

R14, R20

R3, R9,

С2-33-0,125-1,2 Ом ±5%

R15, R21

R4, R10,

С2-33-0,125-51 Ом ±5%

R16, R22

R5, R11,

С2-33-0,125-8,2 Ом ±5%

R17, R23

R6, R12,

С2-23-0,062-1,5 кОм ±5%

R18, R24

R25

С2-23-0,062-560 Ом ±5%

R26

С2-23-0,062-13 кОм ±5%

R27

С5-14В-0,125-0,51 Ом ±1%

R28

С2-33-0,125-24 Ом ±5%

R29

С2-33-0,125-2,5 Ом ±5%

R30

С2-23-0,062-1,5 кОм ±5%

Транзисторы

VT1 ¸ VT5

КТ339А

Литература

1. "Расчет усилительных устройств". Учебное пособие к практическим занятиям / Под редакцией Ю. Т. Давыдова. – М.: МАИ, 1993.

2. "Усилители, радиоприемные устройства". Учебное пособие к лабораторным работам / Под редакцией проф. А. С. Протопопова. – М.: МАИ, 1996.

3. Проектирование усилительных устройств / Под редакцией Н. В. Терпугова. – М.: Высшая школа, 1982.

4. Мамонкин И. Г. Усилительные устройства. – М.: Радио и связь, 1989.

[1] Эпитаксиально-планарная технология.

Страницы: 1, 2, 3

Новости

Мои настройки

Наверх