Б.А. Варшавер - Расчет и проектирование импульсных усилителей (1267368), страница 34
Текст из файла (страница 34)
4.44, б). Для зеркальной схемы имеем С, Сз 1з,а х = " = — = — 'ж 0.64. С+С С 179 Из табл. 4.4 находим близкое к рассчитанной величине значение х (х = 0,65), которому соответствуют /гз = О,!46, й, = 0,72, пз = 0,5, б = 1,6Я, /т' = 1,15. 174 Затем последовательно определяем /т'„ К„ А'„ 1., и /.з: гт 0,02 ° 1О т — — — ° 10 з ж 0,97 кОм С 1,15 !7,9 ° 10 " (ближайший номинал ! кОм), Кз = З/7 = 17,5 ° 10 ' ° 10з = 17,5, /7т = /7,/т = 1/0,5 = 2 кОм, 1,, =й,СУ~~ = 0,146 ° !7,9 ° 10 "(10')' ° !Отой 2,6 мкГ, /.т =/ттС/71~ = 0 72 !7 9 10 "(10з)з ° 10' ж12 9 мкГ В результате расчета каскада со сложной схемой коррекции полу- чены следующие основные данные.
Для основной схемы К, = 2! и б = 4,1 %. Для зеркальной схемы К„17,5 и 6 = 1,6%. Время установления при расчете основной и зеркальной схем сложной кор- рекции являлось исходной величиной ((т = 0,02 мкс). Выбор схемы сложной коррекции (основной или зеркальной) про- изводится в зависимости от требований, предъявляемых к усилителю. Если для отдельного каскада (имеются в виду данные, полученные в настоящем расчете) допустим коэффициент усиления К, ~ 17,5, то следует предпочесть зеркальную схему сложной коррекции, которой соответствует меньший выброс в переходной характеристике, Как уже упоминалось (см, з 1.3), при меньшем выбросе следует ожидать, что параметры усилителя будут характеризоваться большей стабиль- ностью прн изменении данных элементов схемы. Схема 4.23 (рис. 4.4в1 натодный !нттоковый! повторнтапь (нагрузка: С» н Рт) Катодный и истоковый повторители характеризуются такой же добротностью, как и обычный реостатный каскад на этих активных элементах.
Учитывая, что коэффициент передачи повторителя меньше единицы, его время установления оказывается существенно меньше времени установления других каскадов усилителя, если общая емкость нагрузки С' одного порядка с паразитной емкостью выходной цепи предварительного каскада. Это позволяет в указанном случае считать, что катодный (истоковый) повторитель в первом приблимтенип не вносит искажения фронта импульса (заметим, что при большом сигнале возможно затягивание заднего фронта импульса, какотмечалось в 4 3,2), Наличие глубокой (1009з) отрицательной обратной связи по напряжению в катодном (истоковом) повторителе обусловливает ряд полезных особенностей этого каскада. Незначительное выходное и большое входное сопротивления дают возлюжиость использовать катодный (потоковый) повторитель в качестве согласующего каскада при малом активном сопротивлении нагрузки (например, при нагрузке на согласованную линию с волновым сопротивлением 40 — 100 Ом), а также в случае, если емкость нагрузки велика.
Ценным качеством катодного (истокового) повторителя является сочетание малой входной емкости с малым выходным сопротивлением. Это особенно важно для импульсного (а также и для широкополосного) усилителя на полевых транзисторах. Включение в усилитель истоковых повторителей уменьшает влияние большой входной динамической емкости усилительных каскадов и, следовательно, позволяет усиливать более короткие импульсы. +ел — Гд Рис. 4.45. Принннпиальная схема повторителя, нагруженного на емкость С„и сопротивление Яи (вспомога- тельные Пепи не показаны): а — ивтоаиыа повторитель; а — потоковые повторитель Коэффициент передачи К„ = о(то (+ о(тв 2,2 С' )тв Время установления (г = 1+ огтв Эквивалентное сопротивление тт )хи (('+ И, Входное сопротивление )твх )7т (каскад па лампе), 1 5(гив Йо (1+ Бтео) И' (каскад на полевом транзисторе).
Ит + )(а Обшая емкость нагрузки С' = С„„+ Си + С„(каскад на лампе), где С„и — емкость катод-подогреватель, С' = С,и + С„ (каскад на полевом транзисторе). 17Б Входная емкость Свк = Свк. д (1 К ) + С„(каскад нд лампе), С,„= С„, (1 — Кп) -(- С„(каскад на полевом транзисторе). Схеме 4.?4* (рмс. 4.461 негодный (нстоковый) повторнтвпь (нагрузкаг согласованная линия) При нагрузке на кабельную линию в качестве оконечного каскада используют обычно катодный (истоковый) повторитель.
Работу усилителя на относительно короткий отрезок разомкнутой на конце линии можно приближенно рассматривать как работу на емкостную нагрузку, равную произведению погонной емкости на длину кабеля Рис. 4.46. Принципиальная схема повторителя, нагруженного иа линию с волновым сопротивлением Е (вспомогательные пепи ие показаны): а — клтодный повторитель; б — нсюковый повторитель (см, 4 2.2). При согласовании на конце линии расчетные соотношения для схемы 4.24 такие же, как для схемы 4.23. В этом случае принимается, что сопротивление нагрузки равно волновому сопротивлению линии, т.
е. )с= 2,. Следует отметить, что во всех случаях, когда предполагается присоединение к катодному повторителю согласованной на выходе кабельной линии, необходимо непосредственно в схелзу каскада параллельно входу линии вводить резистор )т'. При его отсутствии, в случае отключения линии, возможен пробой участка катод-подогреватель. При выборе сопротивления резистора гс' )) Л„ его при расчете схемы можно не учитывать. В ряде случаев может представить интерес согласование линии на обоих ее концах. Согласование линии как на выходе, так н на входе повышает стабильность работы катодного (истокового) повторителя. Прн нарушении по какой-либо причине согласования на конце линии в ней возникает отраженная от нагрузки волна.
Этот эффект дополняется появлением вторичных отражений, если линия не согласована с источником сигнала. Поэтому, если можно ожидать (прн ' См описание схемы 4,23. 17? эксплуатации усилителя) нарушений согласования на выходе линии, то и этом случае желательно согласовать линию также на ее входе. При этом следует учитывать, что согласование линии и на выходе и на входе связано с некоторым уменьшением коэффициента передачи повторителя. При согласовании на входе выходное сопротивление повторителя (-' = )с,„„„= ) должно быть равно волновому сопротивлению И' 1+ Я/!' линии, т. е.
= 2,. Однако это условие можно выполнить й' 1.»- Яй' соответствующим выбором )с' только при Я,(1/5. При Я,= 1/5 необходимо предусмотреть включение дополнительного резистора )с" (иа рис. 4.46 указан пунктиром). При этом условие согласования запишется в виде, + Р" = Л,. 1+ Яй' Указанным двум случаям согласования на входе и выходе линии (при Л, меныпе или болыпе 1/5) соответствуют следующие расчетные соотношения. а.
Волновое сопротивление линии Е,(1/5 Яг, Коэффициент передачи К„= — '. Время установления /„=1,)С'Е,. Сопротивление резистора /!' =- ' (из условия согласования на входе линии). яхв Общая емкость нагрузки С' = С„„+ С„(каскад на лампе), где С„„ — емкость катод-подогреватель, С' = С,„ (каскад на полевом транзисторе). Входная емкость С,„ = С,„,,(1 — К„) + С„ (каскад на лампе), С,„ = С„,(1 — К„) + С„ (каскад на полевом транзисторе). б. Волновое сопротивление линии Л, ) !/5 Сопротивление резистора !т' выбирают, исходя из условия )с' )) ) 22,.
Приводимая далее формула времени установления является приближенной и указывает несколько преувеличенное значение / . яя г, Коэффициент передачи ʄ— /!' + /!" + е + Я (е + /т") /!' Время установления /, = 1,1 С'Е,. Сопротивление резистора К' = 2, — (из условия согласования на входе линии). й' 1+ Я/(' Общая емкость нагрузки С' = С,„+ С„(каскад на лампе), С' = С,„ (каскад на полевом транзисторе).
178 Входная емкость с.„, С„ = ~~~' + Си (каскад на лампе), Сна ж †'" .+ С (каскад на полевом транзисторе), С.и 251в Следует отметить принципиальную возможность осуществления согласования только на входе линии. Как люжно показать [б; 42), в этом случае на выходе линии не возникает дополнительных за счет влияния линии искажений формы сигнала. Сигнал лишь запаздывает во времени.
При согласовании только на входе возрастают коэффициент передачи и время установления фронта импульса. Последнее, однако, обычно не существенно, так как время установления повторителя в большинстве случаев значительно меньше времени установления предварительного каскада усиления. Вместе с тем согласование только на входе линии обусловливает некоторую нестабильность, ввиду зависимости условия согласования от режима работы повторителя (с изменением режима меняется крутизна характеристики выходного тока в рабочей точке). Схема 4.1$' (рмс. 4.4У) Входнпп цепь Если на входе усилителя не предусматривается ступенчатая или плавная регулировка усиления и во входную цепь не вводятся элементы коррекции, то в этом случае параметры входной цепи (рис.
4.47, а) определяются только данными, характеризующими аы- Рис. 4.47. Принципиальная схема входной цепи. а — некооректврованиая входная цепы б — входная цепь с индуктивное коррекциев ходное (внутреннее) сопротивление источника сигнала и входное сопротивление первого каскада усилителя. Внутреннее комплексное сопротивление источника сигнала обычно представляется активным сопротивлением )г„(или проводимостью ь"с = )Я„) и выходной емкостью С„. Входное активное сопротивление первого каскада на лампе или на полевом транзисторе достаточно («хе.
х х 'С.. 5 сха 179 каскад с обшей сеткой или с общим затвором) и практически не оказывает влияния на параметры входной цепи. Существенное значение имеет входная емкость С„первого каскада (как и выходная емкость С„источника сигнала). Применение в первом каскаде активной или комплексной отрицательной обратной связи по току способствует уменьшению его входной емкости, что улучшает параметры входной цепи. Прн относительно большом внутреннем сопротивлении источника сигнала, когда необходимо заметно уменьшить время нарастания фронта импульса во входной цепи, эффективно применение в качестве первого каскада катодного (истокового) повторителя, обладающего малой входной емкостью, Следует отметить, что улучшение параметров входной цепи достигается при этом лишь в случае, если выходная емкость источника сигнала не слишком велика.
Прн большой емкости С, можно применить индуктивную коррекцию во входной цепи, а также следует оценить целесообразность использования схемы взаимной коррекции (см. $ 5.2). Применение индуктивной коррекции во входной цепи (рис. 4.47, б) позволяет прн большой обшей емкости С„+ С„(как и при большом внутреннем сопротивлении источника сигнала) уменьшить время нарастания фронта импульса. При индуктивной коррекции входной цепи, так же как и в схеме 4.!4, в зависимости от соотношения величин В„, В, Е и С„+ С,„процесс установления может быть апериодическнм илн колебательным.
При расчете входной цепи следует исходить нз допустимого выброса в переходной характеристике. Методика расчета входной цепи в основном совпадает с методикой расчета схемы 4.14. 1. Некорректированная входная цепь Коэффициент передачи К„= 1, ВРемЯ УстановлениЯ Г = 2 2 Яг(Сг + Сях). 2. Входная цепь с индуктивной коррекцией Коэффициент передачи К„= ! +яв Коэффициент нагрузки а, = ЖВ,. Время установления ! + ~а Коэффициент коррекции д (с„+ с,„! г ! +Йаа Коэффициенты а = г'й(1+ о,), Ь =- Уь!! +ьи! Выражения переходных характеристик при Ь( 2 и при Ь = 2, а также формулы и графики, позволяющие по коэффициентам а н Ь определить выброс б и обобщенное время установления Г„, приведены в описании схемы 4.14. 180 Схема 4.26* [рмс. 4.4о] Пяавмаа регуянровка ускаемна на входе усмянгеяв Максимальный коэффициент передачи входной цепи близок к единице, если сопротивление потенциометра плавной регулировки усиления Й, выбрать из условия гс„ )) ]с„, где ]с, †внутренн сопротивление источника сигнала.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
