Б.А. Варшавер - Расчет и проектирование импульсных усилителей (1267368), страница 12
Текст из файла (страница 12)
Так, например, если Р1„= 20, а К, = 3000, то число предварительных каскадов следует ориентировочно принять равным четырем, так как точка а' (см. Рис. 2.7) расположена между прямыми с и = 3 и и = 4. Добротность отдельных каскадов с комплексной отрицательной обратной связью по току (с эмнттерной коррекцией), а также усредненная добротность каскадов, составляющих усилительную секцию н охваченных цепью обратной связи, примерно на 30".4 выше добротности некорректированного каскада. Добротность каскада с параллельной схемой коррекции примерно на 40«у« выше добротности некорректированного каскада. Однако эффективность схемы параллельной коррекции заметно снижается при нагрузке на относительно низкое входное сопротивление следующего каскада, особенно если его входное сопротивление меньше сопротивления резистора, составляющего с катушкой иидуктивности корректирующую цепь.
При достаточно малом времени установления отдельного каскада (порядка 0,1 — 0,2 мкс) сопротивление в цепи коллектора обычно в несколько раз меньше входногосспротивления сле- (2.23) где „с«/„у ~,. Если требование к времени установления фронта импульса таково, что можно допустить большое время установления (порядка 1 мкс и более), то не возникает необходимости в использовании высокочастотных транзисторов (стоимость таких транзисторов выше). Если же требуется усиливать достаточно короткие импульсы с малым допустимым искажением их фронта, то коэффициент усиления отдельного каскада не будет высоким.
Таким образом, рекомендуемой методикой определения числа предварительных каскадов усилителя можно пользоваться при условии правильного подхода к выбору типа транзистора. После определения числа каскадов рассчитывают коэффициент усиления и время установления отдельного каскада. При этом к, =-р/к,, (2.24) )' в При использовании усилительных секций коэффициент усиления н время установления одной усилительной секции, содержащей т' каскадов (обычно т' = 2), определяются выражениями дующего каскада. В связи с этим эффективность индуктивной схемы коррекции оказывается приемлемой (см. пример 4.2 расчета предварительного каскада усиления с параллельной схемой коррекции).
Вопрос о выборе числа каскадов с учетом возможного применения коррекции в части каскадов подробно рассматривается в примере 2.1. Приведенная методика определения числа каскадов является приближенной и справедлива„если коэффициент усиления отдельного каскада заметно меньше предельного значения лм/дм, а также, если предельная частота усиления по току в схеме в общим эмиттером /, не превышает во много раз величину 3/(„. При большом коэффициенте усиления влияние динамической емкости возрастает, в связи с чем действительная ордината «определяющей» точки на графике рис. 2.7 оказывается меньше рассчитанной величины произведения 0« . Ошибка в определении ординаты «определяющей» точки тем больше, чем ближе коэффициент усилении каскада к предельному значению дм/яп.
Можно показать, что при увеличении коэффициента усиления ордината уменьшается относительно рассчитанного значения О/„не более чем в 9/ раз, причем ~+,,ф+ — ') / (1+ л) — ип '« (2.25) Величины К, и г, „а также К„,, н 7,,„, следует учитывать при расчете отдельного каскада или усйлительной секции. Выбор схемы каскада нли усилительной секции и их расчет ведется в соответствии с рекомендациями, приведенными в гл. 4 и 5.
По результатам расчета отдельного каскада или усилительной секции можно судить о правильности ориентировочно выбранного числа каскадов. При этом важно установить, можно ли сократить число предварительных каскадов и не следует ли пересмотреть расчет выходного каскада в отношении используемой в этом каскаде схемы высокочастотной коррекции, если время установления оконечного каскада заметно отличается от времени установления предварительного каскада. Пример 2. !. Определить (ориентировочно) число предварительных каскадов на транзисторах типа П403.
Каскады предполагаются одинаковыми. Необходимый коэффициент усиления К = 3000. Время установления г, = 0,16 мкс. Режим работы транзисторов: 1„, = = 5 мА, Е~~о = — 5В. Учитывая, что в задании указан типовой режим работы транзистора, отпадает необходимость в пересчете его параметров, Согласно таблице приложения 1 транзистор П403 характеризуется следующими данными: га — — 40 Ом, С„= 5пФ, нм = 0,00!5 См, нм — — 80 мА,В, т = 0,007 мкс.
Определяем добротность 0 ям 2,2 [(1 + дм га) С„+ 2 рад~ С» э — Км т+ 11 га ] ЗО ° 1О а 125 '/„„. 2,2[(1+ во. 1О-".4О) 5.1О "+ 2Г' ао 1О 5 1О м.7 1О 7.!О" З вЂ” 1,5 1О з.т 1О 9 -1- 40 Находим ордн~ату «определяющей» точки О! = !25 0,16 =20. На графике рис.
2.? координатам К, = 3000 и ОГ, = 20, как уже указывалось, отвечает точка а', которая находится между линиями, соответствующими числу каскадов л = 3 н л = 4. Следовательно, если предварительные каскады усиления выполнить без коррекции, то их число должно быть равно четырем. Учитывая, что точка а' лежит выше линии л = 4, представляется возможным перевыполнить требования технических условий в отношении коэффициента усиления К„(получить А' = 3000), или времени Установления (получить Г„С 0,16 мкс) или в отношении того и другого.
51 Очевидно, что число каскадов может быть только целым. Поэтому реально «определяющая> точка в рассматриваемом случае должна занять положение на линии п = 4. Для этой точки можно выбрать, например, положение а,' (см. рнс. 2.7). Этому положеншо соответствуют координаты К, = 4000 и О/, = !6, т. е. в этом случае коэффициент усиления оказывается больше требуемого, а время установления меньше требуемого. Если совместить «определяющую» точку с точкой р, то при этом время установления будет минимальным (Ог, = = 14,5), а коэффициент усиления предварительных каскадов сохранит необходимую величину (К„=- 3000).
Если же «определяющую» точку совместить с точкой д, то коэффициент усиления будет максимальным (К, = 10 000), а время установления сохранит требуемое значение (О/„= 20). «Определяющая» точка не может занять положение на линии и = 4 левее точки р и правее точки д (на продолжении линии п = 4), так как в этом случае нарушается одно из требований технических условий„либо в отношении К„, либо в отношении /». Таким образом, для «определяющей» точки можно в принципе выбрать любое положение на участке рд линии п = 4. Сказанное относилось к случаю, когда предварительные каскады усилителя предполагались некорректированными. Если применить, например, индуктивную схему коррекции или эмнттерную коррекцию в одном пли большем числе каскадов, то при определенных условиях представляется возможность уменьшить число предварительных каскадов.
Для этого надо оценить степень близости точки а' к линии п = 3 (для рассматриваемого здесь примера). Если отношение абсцисс точек а' и Ь' порядка 1,4 иля меньше, то введение коррекции в один из каскадов позволит уменьшить число каскадов на один. Если указанное отношение абсцисс порядка двух, то здесь, применяя коррекцию в двух нли в трех каскадах, также можно сократить число предварительных каскадов на один. В рассматриваемом примере отношение абсцисс точек а' н Ь' приблизительно равно двум. Поэтому ориентировочно следует взять три предварительных каскада (и =- 3) и в двух из них применить высокочастотную коррекцию. При этом время установления одного каскада (время установления некорректированного и корректированного каскадов желательно выбрать одинаковым) ! 0,16 = — = — т 0,093 мкс.
!/ ]'3 Некорректированный и корректированный каскады будут иметь разные коэффициенты усиления. С учетом отношения абсцисс точек а' и Ь' (ж 2) коэффициент усиления некорректированного каскада можно определить по формуле К~ »»ко» == ) К«/2 = )' 3000/2 11,5. Общий коэффициент усиления двух корректированных каскадов К„»р — К» / К, „»«,р — — 3000/11,5 ж 250. Следовательно, отдельный каскад с коррекцией должен быть рассчитан на коэффициент усиления Кт кэр = ) Клэр = )' 260 !б, Практически для однотипности предварительных каскадов целесообразно ввести коррекцию во все предварительные каскады. Тогда при одинаковом времени установления каждый нз корректированных каскадов должен иметь коэффициент усиления зг — лл— Кт = 1' К„= У 3000 14,5.
Очевидно, что при введении коррекции во все три каскада предварительный усилитель при том же коэффициенте усиления можно выполнить с несколько меньшим временем установления, однако прн этом не представляется возможным дополнительно уменьшить число каскадов. Таким образом, использование коррекцян позволяет в данном случае сократить число каскадов в усилителе максимально па один каскад. З. ПРЕДВАРИТЕПьНЫЕ КАСКАДЫ НА ЛАМПАХ И ПОЛЕВЫХ ТРАНЗИСТОРАХ Методика расчета предварительных каскадов усиления на лампах и полевых транзисторах в связи с близостью их характеристик в основном одинакова. Число каскадов предварительного усиления, так же как и при использовании биполярных транзисторов, можно найтВ а помощью графиков рис.
2.7 после определения коэффициента усиления К„ н времени установления Тэ предварительных каскадов. Способность активного элемента успешно выполнять свои функции при усилении импульсных сигналов характеризуется добротностью активного элемента 5 Оакт. эл = эх. акт. эл " эых. акт. эл где 5 — крутизна характеристики выходного тока; С„ ,„, входная емкость; С,„„, „„ — выходная емкость; 5, С„,, Слых.акт, ал параметры активного элемента. Вьгбор активного элемента с возможно большей величиной добротности позволяет выполнить предварительное усиление на меньшем числе каскадов, получить экономически более выгодное решение.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
