Б.А. Варшавер - Расчет и проектирование импульсных усилителей (1267368), страница 11
Текст из файла (страница 11)
Правильность выбора времени установления г'„, проверяется последующим сравнением этой величины с временем установления отдельного промежуточного каскада. Желательно (см. З 1.3), чтобы время установления первого каскада находилось в интервале (2.16) 1в Ул где и — число промежуточных каскадов.
В случае, если 1„, не удовлетворяет неравенству (2,16), следует задаться другим значением гт, и произвести перерасчет. Если в качестве первого каскада используется эмиттерный, катодный или истоковый повторитель и К, близко к единице, то условие (2.16) теряет справедливость, т. е, допустимо, чтобы Г„, было меньше 0,8 — . Рассмотрим вопрос о расчете усилителя на минимальное время установления при данном коэффициенте усиления (К = сопз() и на наибольший коэффициент усиления прн данном времени установ.
ления (1т = сопз(). Как известно, прн К = сопз1 уменьшить время установления усилителя можно увеличением числа его каскадов с одновременным снижением коэффициента усиления, приходящегося на один каскад. Однако снизить усиление отдельного лампового каскада допустимо лишь до величины )~'е = 1,65, при которой время установления усн- лителя будет минимальным. Если г' = сопз1, то наибольшее общее усиление будет также при коэффициенте усиления каскада, равном )'е. В обоих случаях связь оптимального числа каскадов и„„ с общим коэффициентом усиления дается соотношением и,„, = 21пК, (2.17) которое справедливо, если усилитель содержит одинаковые каскады. Следует отметить, что реализовать усилитель с минимальным временем установления по обычной схеме [39) целесообразно лишь в том случае, когда требуемый коэффициент усиления относительно мал. При большом коэффициенте усиления число каскадов усилителя будет значительным.
Например, при К = 1000 оптимальное число каскадов равно 14. Величина оптимального усиления отдельного каскада, равная ") 'е, получена на основании выражения (1.3) [1; 3; 6[. Формула (1.3), как это уже указывалось в $ 1.3, применительно к транзисторному усилителю является приближенной.
Поэтому для усилителя на биполярных транзисторах величина )/ е указывает только порядок оптимального коэффициента усиления, которым должен характеризоваться отдельный каскад. Рекомендуется следующая последовательность расчета предварительных каскадов: 1) по формулам (2.14) или (2.15) определяются („, и ʄ— основные параметры, характеризуюшие совокупность предварительных каскадов усиления; 2) выбирается тип активного элемента; 3) ориентировочно определяется число каскадов; 4) решается вопрос о выборе схемы коррекции, уточняется число каскадов (усилительных секций); 5) выполняется расчет отдельных каскадов (усилительных секций).
Более высокую точность расчета можно получить при использовании для предварительного усиления однотипных каскадов или однотипных усилительных секций. Вопросы расчета отдельных каскадов с разными видами коррекции и усилительных секций из пар каскадов подробно рассматриваются в гл. 4 и 5.
В з 5.3 приводитсятакже методика точного определения основных параметров усилительных блоков, составленных из однотипных каскадов или из однотипных усилительных секций. По значениям параметров г, и К„необходимое число предварительных каскадов удобно определить, воспользовавшись специально построенными графиками рис.
2.7. Здесь по оси ординат в логарифмическом масштабе отложено произведение добротности отдельного каскада 0 на время установления предварительных каскадов ~,, а по оси абсцисс — коэффициент усиления предварительных каскадов К . Легко показать, что связь 0~, и К„представляется при использовании логарифмического масштаба семейством прямых линий, каждая из которых соответствует определенному числу каскадов и.
действительно, при коэффициенте усиления отдельного каскада К, при одинаковых предварительных каскадах имеем К, = К,". После логарифмирования получим 1й К = и 1я Кт. (2.18) 3аыечая, что время установления отдельного каскада 7 а приближенно выражается через время установления предварительных кас- и мр ада а7др Рис. 2.7. Графики для определения числа предварительных ка- скадов по расположению точки с координатами Ш и К, кадов в виде тт, =- 7 I 1/ и, для коэффициента усиления каскада при его добротности 0 можно записать К, =Ию = — '. 0~,, 1' и Подставляя выражение коэффициента усиления Кт в (2.18), найдем 1я.К„= и ° 18 Рга — и!й ~/и 18 Рта = — 1дК + !й)/и.
(2.19) Если положить у = 1й Рте и х = !я К, то (2.19) можно предстаВить в виде ! у= — х+1йри. и Очевидно, что зависимость у = <р(х) при и = сонат графически изображается прямой линией. Следовательно, зависимость 07„от К„также представляется прямой линией при условии, что для 01 и К, принят логарифмический масштаб. Ориентировочное число предварительных каскадов можно определить по графикам рис.
2.7, исходя из положения точки с координатами 0)„и К„, которое она занимает среди семейства прямых и = соп81. Если «определяющая» точка в общем случае оказалась между прямыми, которые соответствуют числам каскадов й и й + 1, то такое положение указывает, что й каскадов недостаточно для реализации требуемых т', и К„и поэтому число каскадов следует принять равнымй + 1. Если при расчете добротность О соответствовала, например, случаю некорректированного каскада, то введение коррекции в один или два каскада может позволить выполнить предварительное усиление на й каскадах.
Число каскадов, в которые надо ввести коррекцию, зависит от близости определяющей точки к прямой, соответствующей й каскадам. Примеры ориентировочного определения числа каскадов с помощью графиков рис. 2.7. приводятся далее. При использовании для предварительного усиления усилительных секций с парами каскадов число секций следует принять равным (ориентировочно) половине необходимого числа каскадов.
Указанное справедливо для секций, в которых оба каскада являются усилительными. 1. ПРЕДВАРИТЕЛЪНЫЕ КАСКАДЫ НА БИПОРЯРНЫХ ТРАНЗИСТОРАХ 3 1т Ф уч (2.20) или равносильное ему (с учетом связи ), и ),) 3 )г зи Г4 Ск Уу (2.21) 48 В многокаскадных усилителях в силу присущей транзисторам внутренней обратной связи данные нагрузки и источника сигнала влияют на параметры каскадов усилителя. Это влияние проявляется в направлениях от выходного каскада к первому и от первого к выходному.
Удобная для инженерной практики методика расчета многокаскадных усилителей с учетом взаимовлияния каскадов к настоящему времени еще не разработана в достаточной степени. Вместе с тем ввиду значительного разброса параметров транзисторов полный учет взаимодействия каскадов практически не повысил бы заметно точности расчета усилителя. Далее приводится приближенный метод расчета предварительных каскадов усиления.
Транзистор для предварительных каскадов усилителя, так же как и для выходного каскада, выбирают по граничной частоте усиления по току в схеме с общим эмнттером ~, нли по максимальной частоте генерации транзистора уУ,. При этом необходимо выполнить ус- ловие рабочую точку на поле выходных характеристик выбирают в советствпи с рекомендациями, приведенными в 3 3.1. Обычно, если отсутствуют особые обстоятельства, можно выбрать координаты рабочей точки, рекомендуемые в справочнике (см.
также приложение 1). При этом не возникает необходимости в пересчете параметров транзистора. Ес!и рабочая точка выбрана с координатами, которые отличаются от указанных в справочнике, то в этом случае по формулам (1 22) и (1,23) производится пересчет низкочастотных и высокочастотных параметров к выбранному положению рабочей точки. Заметим, что положение рабочей точки связано с рассеиваемой транзистором мощностью. Для уменьшения последней (если это необходимо для установления определенного теплового режима) приходится выбирать относительно низкое положение рабочей точки на поле выходных характеристик. Очевидно, что такому положению рабочей точки соответствует пониженная крутизна характеристики коллекторного тока. Перед определением ориентировочного числа каскадов по графикам рис.
2.7 следует по формулам (2.14) или (2.15) вычислить время установления г„и коэффициент усиления К„предварительных каскадов и далее найти произведение Ж„. При расчете можно вначале ориентироваться на случай использования для предварительного усиления некорректированных каскадов и в соответствии с этим принять О— «2! (2.22) ! 2 2 ~(1 + яп ц) Ск + 2 )'дм С«« — дм «+ ~« " На графики рис. 2.7 наносится «определяющая» точка а' с вычисленными координатами К, и Ш . Если, как уже указывалось, она занимает положение между прямыми, которым соответствуют числа каскадов й и й + 1, то ориентировочно следует считать й + 1 за число предварительных некорректнрованных каскадов.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
