Б.А. Варшавер - Расчет и проектирование импульсных усилителей (1267368), страница 4
Текст из файла (страница 4)
е. (1. 6) Времена установления отдельных каскадов следует выбирать одинаковыми независимо от схемы каскадов. Условия (1.6) следует придерживаться также и в случае использования усилительных секций, если они содержат одинаковое число усилительных каскадов. Условие (1.6) обычно не применимо к каскадам, имеющим коэффициент передачи меньше единицы (эмиттерный, катодный или истоковый повторители, а также инверторы), их время установления в большинстве случаев значительно меньше времени установления промежуточного каскада усиления.
Итак, при расчете усилителя в случае различия в схемах каскадов (или усилительных секций) необходимо придерживаться не принципа уравнивания коэффициентов усиления отдельных каскадов (секций), а принципа уравнивания их времен установления в соответствии с условием (1.6). При проектировании (1.6) обычно выполняется только для промежуточных каскадов усилителя. Из-за специфических требований, предъявляемых к выходному и входному каскадам, при их расчете приходится обычно отступать от выполнения этого условия, причем в основном это касается выходного каскада. Важно представлять также, насколько строго следует придерживаться условия (1.6), т.
е. в какой мере допустимо отклоняться от него. Как показывает расчет 16), строгое соблюдение равенства времен установления кас- !4 падов не является обязательным. Не слишком большие отклонения от условия (1.6) не приводят к заметному снижению общего коэффициента усиления и вполне допустимы. Так, например, при отношении 1т,Дт,= 1,2 общий коэффициент усиления двухкаскадного усилителя уменьшается примерно на 2% по сравнению с оптимальным случаем, когда )ю= )т,.
Приведенное условие (1.6), так же как и формула (1.3), справедливо в том случае, когда переходные характеристики каскадов монотонны или характеризуются небольшим выбросом. Укажем, что при неравенстве времен установления каскадов принципиально возможно получить лучшие результаты, чем при соблюдении условия (1.6), если допустить значительный выброс в части каскадов усилителя. В 1954 г. Ф. Мюллер !37! указал на возможность взаимной коррекции каскадов. При взаимной коррекции часть каскадов выполняется с выбросами порядка десятков процентов. Другая часть каскадов либо не имеет выбросов в переходной характеристике, либо характеризуется малым выбросом. Условию взаимной коррекции соответствуют разные времена установления каскадов. Расчет усилителей с взаимной коррекцией н их испытание показали, что параметры таких усилителей весьма критичны к изменению данных схемы, что ограничивает практическое использование усилителей с взаимной коррекцией.
Из схем с взаимной коррекцией относительно большей стабильностью обладают наиболее простые двухкаскадные схемы, содержащие, в частности, некорректированный каскад и каскад с индуктивной коррекцией или с корректирующей цепью отрицательной обратной связи. Отметим, что наибольшей стабильностью параметров при изменении данных схемы обладают усилители, каскады которых имеют монотонные переходные характеристики и удовлетворяют условию (!.6).
Стабильность будет тем выше, чем меньше выбросы в переходных характеристиках каскадов, составляющих усилитель. Время запаздывания. Время запаздывания в миогокаскадном усилителе приближенно определяется суммой времен запаздывания составляющих усилитель каскадов, т. е. (1.7) Гз~')м+~м+ "+!за где 1м, Г,м ..., Г,„— время запаздывания соответственно 1-, 2-, и-го каскадов.
При наличии выбросов результирующее время запаздывания меньше суммы времен запаздывания. Тем не менее при малых выбросах допустимо приближенно оценивать результирующее время запаздывания, пользуясь законом суммирования (1.7). В отношении величины выбросов здесь действуют такие же предположения, которые приводились при обсуждении формулы (1.3) квадратичного суммирования времен установления. Закон (1.7) простого суммирования времен запаздывания справедлив как для транзисторных, так и для ламповых усилителей.
Спад вершины импульса. Спад вершины импульса в многокаскадном усилителе Д приближенно равен сумме спадов, которые вносят входящие в усилитель каскады, т. е. Д ж Д, + Д, + ... + Д„, (1.8) где Д„Д„..., Ą— спад вершины импульса соответственно 1-, 2-, ..., и-го каскадов.
Формула простого суммирования (!.8) справедлива при условии, что спады Дм Д„..., Д относительно малы, а результирующий спад Д имеет порядок 10«». Приведенная формула справедлива и для случая, когда некоторые каскады в силу особенностей их схемы дают подъем вершины импульса. Очевидно, что в связи с этим составлякхцим Д|, Д,, ..., Д„следует приписывать знак «+» или « — » в зависимости от того, дает ли данный каскад спад или подъем вершины импульса. Следовательно, в формуле (1.8) следует учитывать знаки входящих в нее величин.
Важно отметить, что закон суммирования справедлив также и в отношении отдельного каскада. Результирукхций спад вершины импульса, вносимый данным каскадом, приближенно равен сумме спадов, обусловленных влиянием каждой цепи каскада в отдельности. Таким образом, спад вершины импульса усилителя можно представить суммой спадов, вызванных действием отдельных цепей всех каскадов. Для удовлетворения определенных требований к качеству воспроизведения вершины импульса не обязательно в каждый каскад вводить корректирующую цепь, способствующую выравниванию вершины. Осуществить компенсацию спада плоской вершины импульса многокаскадного усилителя можно введением корректирующих ячеек только в часть каскадов.
Очевидно, что если необходимо получить полную компенсацию спада вершины импульса, то следует удовлетворить условию ХД. =ХА, (1. 9) где Х Д„ — суммарный подъем, обусловленный корректирующими цепями; Х Д, — суммарный спад, обусловленный отдельными цепями каскадов. Искажение вершины импульса вызывается вспомогательными цепями усилителя (цепь связи между каскадами, цепь фильтрующей ячейки, цепь температурной стабилизации режима работы транзисторного каскада, цепь смещения и цепь экранирующей сетки лампы, цепи регулировки усиления), которые характеризуются большой постоянной времени, обычно значительно превышающей длительность импульса.
Приведенные формулы (1.8) и (1.9), касающиеся суммирования искажений вершины импульса в многокаскадном усилителе, справедливы для транзисторного и лампового усилителей. Различие состоит лишь в выборе величин элементов вспомогательных цепей, связанных с этими искажениями. В качестве примера укажем, что в усилителе 1б иа биполярных транзисторах емкость разделительного межкаскадиого конденсатора выбирается, как правило, значительно большей величины, чем в усилителе на полевых транзисторах или в ламповом усилителе, й ТЛ. ЭКВИВАЛЕНТНЫЕ СХЕМЫ И ПАРАМЕТРЫ АКТИВНЫХ ЭЛЕМЕНТОВ При усилении импульсных сигналов, имеющих длительность (),1 — 0,2 мкс и более, из активных элементов наиболее широко используются биполярные транзисторы и лампы.
В настоящее время в импульсных усилителях начинают применяться также н полевые Рис. 1.5. Приближенная схема замещения полу- проаодниконого триода транзисторы. В некоторых случаях, особенно при усилении слабых сигналов прн источнике, внутреннее сопротивление которого заметно превышает входное сопротивление каскада на биполярном транзисторе, эффективно совместное использование полевых и биполярных транзисторов. В гибридных схемах с полевыми и биполярными транзисторами реализуются дополняющие друг друга ценные качества тех и других активных элементов — высокая крутизна характеристики коллекторного тока биполярного транзистора, малый собственный уровень шумов и высокое активное входное сопротивление полевого транзистора. Биполярный транзистор в отличие от лампы (пентода) характеризуется малым входным сопротивлением, значительной внутренней обратной связью, большим разбросом параметров и зависимостью режима работы транзистора и его параметров от температуры.
Эти особенности активного элемента необходимо учитывать при проектировании усилителей на биполярных транзисторах. При расчете различных схем целесообразно исходить из приближенной эквивалентной схемы биполярного транзистора (рис.
!.б), пригодной как для диффузионных, так и для дрейфовых транзисторов. Схема содержит эквивалентный генератор тока /, распределенное сопротивление базы гб, а также проводимости и емкости, харак- 17 тернзующие участки эмиттер †ба (л, и С,), база — коллектор (дз и С„) и коллектор — эмиттер (д„). Непосредственно измерить величины указанных проводимостей и емкостей не представляется возможным. Вместе с тем, если рассматривать полупроводниковый триод как четырехполюсник, необходимости в непосредственном измерении перечисленных элементов схемы замещения не возникает. Такой четырехполюсник (см. пунктир на рис. 1.5) удобно описать с помощью г'-параметров.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
