Б.А. Варшавер - Расчет и проектирование импульсных усилителей (1267368), страница 22
Текст из файла (страница 22)
В $ 4,! при описании схем приводятся расчетные формулы для разных видов нагрузки. Если нагрузкой данного каскада является входная проводимость следующего, то при этом предполагается, что транзистор следующего каскада имеет в рабочей точке такие же параметры, как и транзистор данного каскада. При несовпадении параметров транзисторов следует воспользоваться в порядке первого приближения расчетными соотношениями, которые указываются для случая нагрузки каскада на емкость С„и сопротивление )с„, имея в виду, что С„и Я„должны представлять соответственно входную емкость и входное сопротивление следующего каскада. й »Л.
РАСЧЕТ ОСНОВНЫХ ПАРАМЕТРОВ КАСКАДОВ НА БИПОЛЯРНЫХ ТРАНЗИСТОРАХ Схема 4. 1 (рис. 4 ТО] Реосзанемя наенад Некорректированный реостатный каскад широко применяется в импульсных усилителях благодаря простоте схемы, возможности компактного выполнения усилителя, составленного из реостатных каскадов. Указанные достоинства обусловили, в частности, использование реостатных каскадов в интегральных схемах.
При -Ел возможных изменениях параметров транзистора в рабочей точке (например, при д» изменении режима или при смене транзистора) в схеме сохраняется монотонный характер процесса установления, т. е. в переходной характеристике реостатного » каскада отсутствует выброс. При этом усиленный импульсный сигнал отличается устойчивостью своей формы. НеДостаток схемы — заметно меньшаЯ р 4 (ц принци а добротность по сравнению со схемами, име- пан схема реоссатного юШими цепи высокочастотной коррекции. каскада. нагруженного Поэтому некорректированные реостатные на проводимость т'„ каскады нецелесообразно применять в уси- (нспоногатеанные цепи лителе, если его коэффициент усиления не показаны) должен быть большим при достаточно малом времени установления фронта усиленных импульсов, Нагрузка, испытываемая источником сигнала (в частности, пред.
шествующим каскадом), определяется характером комплексного входного сопротивления транзисторного каскада, которое в обшем случае не может быть представлено независящими от частоты входным активным сопротивлением и входной емкостью. С некоторым приближением при малом активном сопротивлении в цепи коллектора можно считать, что входная пепь, нагружающая источник сигнала, представляется эквивалентной схемой рис. 4.!!. Для рассматриваемой схемы 4.), а также для ряда схем, описываемых далее, где транзистор включен по схеме с общим эмиттером при большой постоянной времени С,)с„значения элементов эквивалентной схемы входной пепи определяются следующими формулами: аб 1 Р, = йа = — — йп Каоксб Ип 1+— т к„с, С вЂ”вЂ” + Н1кбят Нина ПРи гб (( )/Ям нлиниием сопРотивлениЯ А', можно пРенебРечь.
'Тогда /т нет ах 1+ нт!ост где /!„— входное сопротивление схемы, стабилизапии (см. гл. 3). Входная емкость (при гб (( )/дтт) Рис 4.11. Эианаалент. ная схема аходной пени С„, = — '+ /!',С,. сб 6!/) = ! — е !. Нагрузка: С„и Я„(Г, = /а1С„+ — ) ! нн Эквивалентное сопротивление 1 б + +ам ня Эквивалентная постоянная времен и т, = т;+ та+ т. Постоянные времени т;= (1 + детгб)С „)с„т, = С„)сб.
Нагрузка из параллельно действующих сопротивления и емкости Далее приводятся расчетные соотношения для разных видов нагрузки реостатного каскада. Если реостатный каскад является предварительным, то в этом случае предполагается, что транзистор следующего каскада имеет одинаковые с транзистором данного каскада параметры в рабочей точке. Вначале приводятся формулы, справедливые при всех рассматриваемых видах нагрузки. Указанное относится также и к схемам, описываемым далее. Еоэффипиент усиления Кб =- Иеа/сб Время установления / = 2,2т,.
Переходная характеристика является наиболее часто встречающимся видом нагрузки выходного каскада усилителя. При работе только на емкость сопротивление резистора в цепи коллектора может быть при проектировании выбрано достаточно большим, если, разумеется, требуемая длительность фронта нарастания импульса не слишком мала, а также обеспечивается выбранное положение рабочей точки. Имея это в виду, в формуле для эквивалентного сопротивления !со учитывается влияние низкочастотного параметра йок. При малом сопротивлении тс„влиянием окк можно пренебречь (в этом случае Яо = )с„).
Приведенное замечание, касающееся степени влияния параметра а„, относится также к следующей схеме 4.2. 2. Нагрузка: входная проводимость каскада без отрицательной обратной связи (У„= Укк) Эквивалентное сопротивление 1 тто 1 ! + +ям як !тот Эквивалентная постоянная времени тэ = то+ тэ + ' (! Рта+ ) ° йо ! 'о Постояннь!е времени т! = (! + дк,го)С„Яо, т, = Ка'СкР„где К,' — коэффициент усиления следующего каскада.
Добротность схемы 0ж ям 2,2 ((!+ лотто) Ск+ 2УйэтСкт йпт+ 1 тб 1 Следует отметить, что выбор большего или меньп>его (в рамках добротности схемы) коэффициента усиления н соответствующего ему времени установления фронта импульса в каскаде на биполярном транзисторе носит ограниченный характер независимо от того, применяется или нет в каскаде высокочастотная коррекция. Максимальный коэффициент усиления реостатного предварительного каскада зависит от входной проводимости следующего каскада и всегда меньше значения дкт/дм, если только следующий каскад не содержит цепи отрицательной обратной связи по току или не является эмиттерным повторителем.
В отличие от лампового реостатного предварительного каскада, в котором коэффициент усиления прямо пропорционален сопротивлению резистора ес, в анодной цепи лампы, в реостатном каскаде на биполярном транзисторе коэффициент усиления сравнительно слабо зависит от сопротивления резистора йт„, если оно заметно ! больше —, где дм — низкочастотный параметр транзистора следуюйп щего каскада. 3 Нагрузка: входная проводимость каскада с активной или с комплексной отРш!отельной обРатной свнзыо по токУ (),= У„к,.) !ОТ Эквивалентное сопротивление Р,= ™, упн +т ! ! ! где — = — + —. Эквивалентная постоянная времени =[,.+т +т — +т —, !та ро 'вт где т = 1 + д2!й+ й!Я вЂ” глубина обратной связи по току в следующем каскаде; !т — сопротивление обратной связи а цепи эмиттера транзистора следующего каскада (по переменному току). Постоянные времени т! = (1 + дг!гв)Скйо, тз= Ко'Ск)!о где К,' — коэффициент усиления каскада с обратной связью по току.
4. Нагрузка: входная проводимость змиттерного повторителя ()'н =- у'вх.*.п.). Эквивалентное сопротивление ! йо ! уп (! — К )+ ! ! ! где — = — + —, як яст К,, — коэффициент передачи эмиттерного повторителя. Эквивалентная постоянная времени т т3+т +т (1 Кп)+т ро но в Постоянные времени т,= (1 + дз,га)С„йв, т,= С„)г,К„. Пример 4. 1. Определить время установления реостатного каска- да предварительного усиления на транзисторе П403, считая, что коэффициент усиления некорректированного реостатного каскада К„=-- 11,5 (см. пример 2.1).
Предполагается, что следующий каскад такой же. Входное сопротивление схемы стабилизации рабочей точки )1,„= 2500 Ом. Параметры транзистора П403 в рабочей точке (см, приложение 1): рт! = 80 мй/В, ап = 0,0015 См, гв = 40 Ом, С„= = 5пФ, т = 0,007 мкс. Исходя из формулы коэффициента усиления, определяем экви- валентное сопротивление в у во. !о-з Находим постоянные времени т, н т,: т! — — (1+ ат!гв) С„И, = (1 + 80 ° !О э ° 40) 5 ° !О !з !44 10в ж 0,003 мкс, т =КоСкЯо !15'5'1О" !44 !О" ж00083мкс.
Определяем эквивалентную постоянную времени с, = с! + 'с, + с (! — дат)т' + — "1 = 0,003 + 0,0083 + гб / + 0,007 ( ! — 0,00 15 . ! 44 + — ! ж 0,042 мкс. 40 / Определяем время установления гу = 2,2т, = 2,2 ° 0,042 ю 0,092 мкс. Рассчитываем сопротивление резистора гс„, воспользовавшись формулой экиивалентного сопротивления Яа: (зк )90 Ом 1 ! ! 1 — — — — дм — — — — О,Оп!а Яе Яст 144 2500 (ближайший номинал 200 Ом). Как следует из проведенного расчета схемы, время установления фронта импульса практически совпадает с указанным в примере 2.1 (0,093 мкс).
Схема 4.2' (рис. 4.12! Каскад с параппепьпоа кпррекцмед Схема с параллельной коррекцией (индуктивной коррекцией) принадлежит к числу наиболее распространенных схем, используемых в импульсных усилителях. Достоинствами схемы являются ее простота и легкость наладки. В отличие от схемы 4.! схема 4.2 по- Ел зволяет при том же коэффициенте усиления получить значительно меньшее время нарастания фронта импульса, т. е.
схема 4.2 характеризуется более высокой по 4 сравнению со схемой 4,1 добротностью (примерно на 40',о). Особенно эффективно использование У„ схемы с параллельной коррекцией в выходном каскаде усилителя при емкостной нагрузке. Добротность схемы заметно снижается при нагрузке на сопротивление меньшее или того же порядка, что и сопро- Рис 4.12.
Принципнальнан тивление резистора корРектирующей епи. „арар „„а р „„„, Прн достаточно малом сопротивлении на- есь нагруженного на прогрузки схема 4.2 практически теряет свои аоппмость р„(аспомогакорректирующие свойства. тельные цепи не показаны) ' См. описание схемы 4.1. 109 К недостатку схемы следует отнести зависимость формы переходного процесса от режима работы и от изменения параметров транзистора в рабочей точке по разным причинам (например, при замене транзистора).
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
