Б.А. Варшавер - Расчет и проектирование импульсных усилителей (1267368), страница 2
Текст из файла (страница 2)
гл, 5). усилительную секцию, как и отдельный каскад, можно рассматривать как элемент структурной схемы усилителя. Подобно каскаду оиа характеризуется совокупностью аналогичных парамет- ров источника питания. обладают меньшим весом и габаритами, устойчи- вы к динамическим нагрузкам. Но им свойственны и недостатки, из которых прежде всего следует отметить большой разброс параметров, зависимость параметров от температуры окружающей среды, значи- тельную внутреннюю обратную связь и малое входное сопротивле- ние.
Эти особенности транзисторов необходимо учитывать при про- ектировании. Приведенные основные достоинства и недостатки касаются широ- ко применяемых «обычных» биполярных транзисторов. Разработанные к настоящему времени управляемые электрическим полем новые по- лупроводниковые приборы — полевые транзисторы приближаются по своим характеристикам к характеристикам электронных ламп. Расчет и проектирование транзисторных усилителей имеют ряд особенностей по сравнению с расчетом и проектированием ламповых усилителей. В частности, в схемах на полупроводниковых триодах обязательно должна предусматриваться температурная стабилизация режима их работы, Технические условия на проектируемый усилитель содержат обычно следующие данные. 1.
Назначение усилителя. 2. Сведения об источнике сигнала: внутреннее сопротивление, параметры усиливаемого сигнала (форма и полярность импульсов, минимальное и максимальное значения амплитуды, длительности и частоты следования импульсов). 3. Сведения о параметрах нагрузки усилителя: сопротивление нагрузки, емкость нагрузки. 4, Сведения об источнике питания: напряжение, максимально допустимое потребление мощности усилителем от источника питания, данные фильтра выпрямителя (если в качестве источника пита- ния используется сеть переменного тока). 5.
Требования к качеству воспроизведения импульсов на выходе усилителя: наибольшая допустимая длительность фронта импульса, наибольший допустимый выброс, наибольший допустимый спад плоской вершины. 6. Требования к выходному сигналу: наибольшая амплитуда импульса на выходе усилителя, поляр- ность. 7. Требования к регулировке усиления: характер регулировки (ступенчатая, плавная), глубина регулировки усиления. 8. Сведения об условиях производства и эксплуатации усили- теля, а такн~е общие требования к конструктивным параметрам уси- лителя, которые следует учитывать при выборе схемы и электриче- ском расчете (надежность, простота наладки схемы, допустимость гргд юг в а .Г 4 ~ г рм ф т т 4 б грд ха, 4 ~ад Фт Рис.
1.1 Графики к определению времени установления 1у и выброса ввххв усилителя при входном импульсе непрямоугольная формы с дли. тельностью фронта 1фр, вх.' фр. вх фр, вх в гфр. вых б — график зависимости а % = ф фп' " прн бвых —— сопз1 фр.
вх Возможность снижения требований связана с тем, что спектр непрямоугольных импульсов характеризуется меньшей эффективной шириной и, следовательно, такой импульс претерпевает меньшие искажения при прохождении через усилитель. Таким образом, при усилении импульсов с конечной длительностью фронта, если учесть параметры входного сигнала, можно избежать усложнения схемы усилителя, получить более простое и экономичное решение. Далее указана методика определения допустимых выброса б % и времени установления усилителя ! в случае, когда форма импульса на входе усилителя отлична от прямоугольной )321. При этом имеется в виду, что выброс на вершине входного импульса отсутствует, а его время фронта равно гф,,х (расчетные графики, учитывающие также и наличие выброса, приведены в работе Т. М.
Агаханяна!32, стр 42!)). Требования ко времени установления усилителя ! и величине выброса б ",в в его переходной характеристике можно определить с помощью графиков рис. !.!., исходя из длительности фронта применения простой и сложной схем коррекции по соображениям устой. чивости параметров усилителя, вес, габариты, климатические условия, в частности, минимальная и максимальная температура внешней среды и др.). В большинстве случаев технические условия предусматривают, что ко входу усилителя подводятся импульсы прямоугольной формы.
В случае же усиления импульсов, нмекицих конечную длительность фронта, требования к усилителю могут быть несколько ослаблены. входного импульса — Ув,.„н допустимых (по техническим требованиям) искажений формы фронта импульса на выходе усилителя— о. ТВ 'аых и Ба * ю Приведенные графики позволяют случай усиления непрямоугольных импульсов с монотонно нарастающим фронтом привести к случаю усиления импульсов прямоугольной формы и далее производить расчет усилителя как усилителя строго прямоугольных импульсов.
При этом отпадает необходимость в рассмотрении особой методики расчета для случая усиления импульсов непрямоугольной формы. Следует указать на принципиальную возлюжность коррекпии формы переднего фронта уснливаемых импульсов на основе применения так называемого метода взаимной коррекпии (см.
Е 1.3 и описания схем 6.8 и 6.16), При этом длительность фронта импульса на выходе схемы может незначительно отличаться от длительности фронта импульса на ее входе. В частности, Тор „ „ может быть равна или меньше (вр,„. $1.2. ПАРАМЕТРЫ ФОРМЫ ИМПУЛЬСА. ЛРОхОжМение импульсА чеРез ОтМельныя кАскАд Сигнал, проходя через усилитель, претерпевает искажения, вслед. ствие чего форма сигнала на выходе усилителя отличается от формы сигнала на его входе. Искажения, вносимые усилителем, удо- бно оценивать по изменению формы прямоугольного импульса, поданного на вход усилителя. На рис. 1.2, а показан импульс прямоугольной формы, приложенный ко входу усилителя, а на рис.
1.2, б — искаженный импульс, каким он представляется после прохождения через усилитель на его выходных зажимах (в общем случае). Далее дается определение параметров, характеризующих Рис КЕ Общий случай искажения пря моугольиого импульса при прохожие нии его череа усилитель: и†орамоутольпна импульс еа входе усалатела б — пскаасеаама импульс аа «мходе усилетелх форму искаженного импульса (см. рис. 1.2): а) г — врелая установления или нарастания фронта импульса — обычно определяется временем нарастания сигнала от уровня О,1 до уровня 0,9 своего стационарного значения; иногда время нарастания определяют величиной, обратной максимальной крутизне нормированной переходной характеристики; б) (с — время заднего фронта (среза) — определяется подобно времени установления.
В случае, когда длительность импульса превышает более чем в 2 — 3 раза время установления, время заднего фронта будет практически равно времени установления. Равенство времени установления времени заднего фронта имеет место только для линейных систем; в) б — выброс — определяется наибольшим превышением ординаты переходной характеристики над стационарным значением; выброс выражается в процентном отношении (или в долях) к стационарному значению (при расчетах обычно не принимаются во внимание последующие отрицательные и положительные выбросы, которые, кроме особых редких случаев, имеют заметно меньшую величину гп и быстро убывают); г) Л вЂ” спад (возможен также !г и подъем) плоской вершины им- Сг пульса — определяется разностью ординат переходной характерис- 1 тики, соответствующих стациона- р Ф л'с 1 рному значению и моменту оконча- ь' С и 1 ния прямоугольного импульса, действовавшего на входе усилителя; спад также выражается в процентном отношении (или в долях) Рнс !.3 Прннннпнальная схема рео- статного каскада на полевом трап.
к стационарному значению; д) Г, — время запаздывания— определяется обычно интервалом времени от момента приложения импульса ко входу усилителя до момента, когда напряжение на выходе усилителя достигнет половины установившегося значения. Реже время запаздывания определяют интервалом от момента приложения импульса до момента его появления на выходе усилителя. При этом за момент появления импульса принимается момент, при котором напряжение на выходе усилителя равно 0,1 его стационарного значения. Анализируя характер искажения прямоугольного импульса, например, при прохождении импульса через реостатный усилительный каскад на полевом транзисторе (рис.
1.3), нетрудно заметить, что процесс установления стационарного значения протекает много быстрее, чем процесс спада вершины импульса. Это связано с тем, что постоянные времени цепи связи С,)с, и цепи истока С„гс„обычно много больше постоянной времени цепи стока полевого транзистора С)х. Итак, предполагая С,)т, )) От', С„гс„)) Ос и рассматривая реакцию каскада в начальный период при включении постоянного напряжения, можно пренебречь влиянием цепей С,)х', и С„)с„, т.
е. рассматривать только быстро протекающий процесс. Наоборот, интересуясь спадом вершины импульса, можно не учитывать влияния постоянной времени С)т, т. е. рассматривать только медленно протекающий процесс. Подобный прием раздельного рассмотрения применяется при изучении частотных и фазовых характеристик усили- телей, когда характеристики на высоких и низких частотах рассматриваются независимо, исходя из соответствующих эквивалентных схем, Следует указать на связь между искажениями формы импульса и частотной и фазовой характеристиками усилителя.
Переходная характеристика усилителя однозначно определяется его частотной и фазовой характеристиками, и наоборот. Реакция усилителя в начальный период (характеризуемая временем установления и выбросом) определяется частотной и фазовой характеристиками в области высоких частот.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
