Б.А. Варшавер - Расчет и проектирование импульсных усилителей (1267368), страница 10
Текст из файла (страница 10)
Принннннальнан схема выходного каскада: а — каскад на лампе;Π— каскад на палевом транансторе с„ = 2,2 1+ 5Д (2П О) 40 Отметим, что пентодное включение лампы катодного повторителя даех примерно тот же эффект, как и в случае, когда лампа катодного повторителя работает в триодном режиме.
При использовании пентода крутизна динамической характеристики на рабочем участке сохраняется достаточно высокой также и при сравнительно больших сопротивлениях нагрузки. Преимуществом триодного включения является простота подключения лампы, а также немного ббльшая линейность динамической характеристики анодного тока.
При работе на низкоомный кабель или на малое нагрузочное сопротивление предпочтительно трнодное включение лампы, так как в этом случае динамическая характеристика близка к статической. Время установления фронта переходной характеристики катодного или истокового повторителя (рис. 2.5) где С и Я вЂ” соответственно емкость н сопРотивление в цепи катода лампы или в цепи истока полевого транзистора. В отличие от каскада с нагрузкой в анодной или стоковой цепи время установления катодного или истокового повторителя не возрастает прямо пропорционально сопротивлению нагрузки. Действительно, умножая числитель и знаменатель (2.10) иа 5, найдем =22С вЂ”.—.
1 лд З !+ЛЯ ' При 51с )) 1 получим г„— 2,2С вЂ”. В (2.1 1) — Ел +~и Рис. 2,5. Прииципиальиая схема повторителя: а катодами вовторвтвль; б — встоковма вовторителв Таким образом, прн достижении !с некоторого значения дальнейшее его увеличение не ведет к заметному возрастанию времени установления повторителя. Выражение (2.!!) следует рассматривать как предел для времени установления катодного или нстокового повторителя.
Сравнивая (2.11) с выражением для времени установления каскада с нагрузкой в анодной или стоковой пепи (при отсутствии коррекции 1т =- 2,2 Си!с ), видим, что в (2.11) место сопротивления нагрузки занимает внутреннее сопротивление повторителя 1Ю, которое обычно (исключая случай работы па линию) значительно меньше сопротивления нагрузки.
Следовательно, в катодном или истоковом повторителе выбор сопротивления резистора ттв при 51тт )) 1 не связывается соображениями времени установления. Увеличение сопротивления нагрузки выгодно с точки зрения уменьшения испо ь- луемого участка характеристики активного элемента или, что то же самое, с точки зрения уменьшения импульса тока.
Это позволяет либо выб ать Рать для работы участок характеристики активного элемента с относите ительно большей средней крутизной, либо применить активный элемент с м ент с меньшим импульсом тока. Вместе с тем чрезмерное увели- чение сопротивления )с нежелательно, так как при этом снижается напряжение на активном элементе повторителя. Выходной каскадлампового усилителя или усилителя иа полевых транзисторах можно выполнить либо с нагрузкой в анодной или стоковой цепи, либо с нагрузкой в цепи катода или истока.
Далее на примере лампового усилителя сравниваются две схемы оконечного каскада. Результаты сравнения справедливы также и для усилителя на полевых транзисторах. + Еа +си Рис. 2.6. Схемы выходных каскадов усилителя: а — ргостатиый каскаи с параллельиой скемой коррекции, нагруженный иа емкость Си; б — катодиый поапгритель, нагруженный па емкость Си с предшсстеуыптвм ему реостатиым каскадом с параллельиой скемой коррекцим Применение катодного повторителя в качестве последнего каскада усилителя позволяет снизить время установления усилителя.
)то это возмомсно лишь прн выполнении приводимого далее условия„ установленного на основе сравнения двух вариантов схем выхода усилителя. Сравниваемые схемы выхода усилителя показаны на рис. 2.6. Схема выходного каскада (рис. 2.6, а) представляет обычный каскад, имеющий емкостную нагрузку С„ в анодной цепи. Схема рис. 2.6, б содержит два каскада — оконечный, представляющий катодный повторитель с той же емкостной нагрузкой С, в катодной цепи, и предшествующий ему предоконечный каскад.
В обеих схемах предполагается простая (параллельная) коррекция (включением корректирующей катушки индуктивности последовательно с резистором гс,). Коэффи- ьт 12 циенты коррекции й = и й, = — приняты равными С.дй 2 — С г2 и соответствуют малому выбросу в переходной характеристике, Предположим, что коэффициенты усиления сравниваемых схем примерно одинаковы (имея в виду, что 52гси лр 1 и, следовательно, ноэффициент передачи катодного повторителя близок к единице). Обозначим отношение времен установления этих схем через М, т.
е. примем 1та М= —, ата где гт, — время установления однокаскадной схемы (рис. 2.6, а); (т, — время установления двухкаскадной схемы (рис. 2.6, 6). Можно показать 16), что величина М при 5»Н, )) 1 определяется выражением Сн /С» (2.12) Очевидно, что выигрыш во времени установления имеет место при М)1. 2,2 Сн ь'а Л» При выполнении условия —,. — ч — выигрыш во вре- ! С» 2 менн установления фронта переходной характеристики при использовании двухкаскадной схемы с катодным повторителем определяется выражением М Сн (2. 13) С, Уменьшить время установления включением катодного повтори- теля можно только в случае, когда нагружающая усилитель емкость превышает действующую межкаскадную емкость С, (паразнтная ем- кость в анодной цепи предоконечного и сеточной цепи оконечного кас- кадов).
Как следует из (2.12), введение коррекции (1„' ( 2,21 умень- шает выигрыш во времени установления при использовании катодного повторителя. Это означает, что в ряде случаев альтернативой вве- дению катодного повторителя может служить применение коррекции. Следует отметить, что вводить катодный повторитель для умень- шения времени установления фронта переходной характеристики или Увеличения коэффициента усиления усилителя целесообразно толь- ко тогда, когда это приводит к сун~ественному выигрышу во времени фронта или в коэффициенте усиления. В противном случае, когда выигрыш, получаемый введением катодного повторителя, незна- чителен, увеличение числа ламп усилителя нельзя считать оправ- данным.
В случае когда нагрузкой усилителя является кабельная линия, на его выходе обычно применяется катодный нли истоковый повтори- тель Это связано со спецификой характера нагрузки усилителя. В ламповом усилителе (а иногда и в усилителе на полевых транзисторах, ном п Работающих при большом напряжении на стоке) при непос едствепм подсоединении средней жилы кабеля к аноду лампы выходного Р каска а скала Усилителя кабель оказывается под значительным напря- 43 жением постоянного тока, так как оболочка кабеля подключается к шасси, являющимся другим полюсом источника напряжения анод- ного питания.
Кроме того, при наиболее часто применяемом согласовании на конце линни ввиду малого сопротивления нагрузки, равного при согласовании волновому сопротивлению кабеля, необходим разделительный конденсатор весьма болыпой емкости. Иначе, при малой постоянной времени разделительной цепи, могут возникнуть значительные искажения вершины импульса. При использовании катод- ного или истокового повторителя необходимость в разделительной емкости в большинстве случаев отсутствует. Следует также отметить, что для обычных значений волнового сопротивления кабеля (40— 90 Ом) при средней крутизне характеристики лампы 10 мА/В включение линии в анодную цепь не дает заметного выигрыша в коэффициенте усиления выходного каскада. Работу усилителя на не слишком длинную (несколько метров) несогласованную линию можно рассматривать как работу на емкостиую нагрузку, равную произведению погонной емкости на длину кабеля [131.
При расчете усилителя замена реальной нагрузки эквивалентной емкостной нагрузкой допустима при условии, что геометрическая длина кабеля 1в метрах численно меньше величины 701, где 1 — время установления всего усилителя, мкс; з — электрическая йостоянная материала заполнения кабеля. Соответствующее значение емкости где 7, — волновое сопротивление кабеля. Указанная рекомендация приводит к довольно грубому приближению. Точный же расчет сложен для практического применения, $ ?.3. ПРЕДВАРИТЕЛЬНЫЕ КАСКАДЫ УСИЛЕНИЯ Число предварительных каскадов усиления зависит от времени установления, коэффициента усиления, выбранной схемы высокочастотной коррекции и данных активного элемента.
Применение коррекции позволяет уменьшить число предварительных каскадов. При этом выигрыш в уменьшении числа каскадов тем больше, чем меньше время установления и больше коэффициент усиления. Следует указать, что при достаточно малом времени установления нельзя получить значительное усиление из скольких бы каскадов ни выполнить усилитель.
В этом случае надлежит обратиться к специальным схемам усилителей импульсов наносекундной длительности !381. Время установления (в предположении малоговыброса) и коэффициент усиления предварительных каскадов можно определить, восПользовавшись формулами: 44 (2.14) к 'хвх Квых где („ и К вЂ вре установления и коэффициент усиления всего усилителя; 1 „ н К„ †вре установления и коэффициент передачи Входной цепи; хт,вых и К,„, — ВР~ми установл~ниа и коэффициент усиления выходного каскада.
Если к первому каскаду предъявляются такие требования, как на.тнчие плавной регулировки усиления илн линии задержки в одной из его цепей, т. е. если в схеме первого каскада предполагаются особенности, отличающие его от остальных каскадов, то в этом случае первый каскад рассчитывается отдельно. Прн этом время установления и коэффициент усиления предварительных каскадов, исключая первый каскад, представляются выражениями; (2. 15) К К,= Квх Кв Квых где ггв и К, — время установления и коэффициент усиления первого каскада. При расчете первого каскада (при наличии в нем особенностей) следует задаться величиной гко равной 0,4 †: 0,5 1 .
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
