Б.А. Варшавер - Расчет и проектирование импульсных усилителей (1267368), страница 47
Текст из файла (страница 47)
При этом рабочая точка будет расположена в начале изгиба входной характеристики при Ев, = — 0,3 В. Через рабочую точкуизточкиЕ„= Е„проводим нагруэочную прямую для постоянного тока (статнческую линию нагрузки). Ее наклон соответствует общему сопротивлению постоянному току в цепях эмиттера и коллектора, равному (рнс. 5.27): Р = — ' = =14700м, 1» . 6.8 10 в где l„— ток, соответствующий точке пересечения нагрузочкой прямой с осью ординат. Наклон нагрузочной прямой для переменного тока выбираем так, чтобы при заданной амплитуде импульса на выходе усилителя (6 В) транзистор использовался бы достаточно хорошо по допускаемой им амплитуде тока с учетом возможного смешения рабочей точки при изменении температуры (см. 9 3.1). При этом время установления выходного каскада будет близко к минимальному.
Определяем сопротивление резистора Дк по наклону нагрузочной прямой для переменного тока й.= —" = ' =9100м, ! Ек! 9,2 1 101,Ю-З где Е„и I„— напряжение и ток, соответствующие точкам пересечения нагрузочкой прямой для переменного тока с осями координат. Определяем сопротивление резистора в цепи эмнттера (фнльтрующую ячейку в цепи коллектора транзистора выходного каскада не предусматриваем): й, = )г — Р„= 1470 — 910 = 560 Ом.
Находим коэффициент усиления выходного каскада, предварительно определив по входной характеристике амплитуду импульса 1Ер „— Еа,! на его входе: ! Ер вкк — Ерр ! 0,11 Выбираем схему температурной стабилизации рабочей точка с отрицательной обратной связью по току (эмнттерную схему стабилизация). Допустимое изменение тока коллектора ()/„, примем равным 1 мА. Имея в виду, что для транзистора П403 при г = 20' С обратный ток коллектора 7„,* равен 5 мкА (предельное значение), определяем изменение обратного тока коллектора (воспользовавшись табл.
3.1) прн заданном возможном нзмененнн температуры окружающей среды Ы = 1 „— 20' = 60' — 20' = 40' С: А/„р = l„* ф (Ы) = 5 ° 1О Р ° 20,76 ° 10Р = О, 104 мА. Находим коэффициент нестабильности: ,ц* о,шр кр Определяем коэффициент усиления по току а, входное сопротивление схемы стабилизации рабочей точки, сопротивления резисторов й, н )гр делителя в цепи базы н ток делителя (прн расчете используем данные, полученные прн выборе режима транзистора: (к, = 1,5 мА, (рр ~ 20 мкА, Еар = — 0,3 В): Юм + Кп 80 ° 1О к+0,0016 Й =Як ' =560 ' ж6 0 ° 1О' Ом, р)к (1 — ка) 1 — 9,6 (1 — 0,96) Е„ Ек Ебо ((ко + !бо) )то т(от (бо =6,0.
1О' Ю . 10-в 10 О,З (! 5.10-в + 20.10-в) 560 6,0 . 10в. 20 . !О-в = 6,9 кОм (ближайший номинал 6,8 кОм), Ют — ))от 6 8 — 6 0 7 Еб -1- ((кв+ !б ) )тэ 0 3+ (1 5,10-в -(„20,10;в), 560 б лт 6,8 10в Как следует из расчета, 1 (( 1„. Переходим к расчету основных параметров выходного каскада (кроме коэффициента усиления, который определен ранее). Проверим, можно ли выполнить каскад некорректированным. Как следует нз рис.
5 27, точка с координатами 1 „, + 1„l2 н Е„, — ((о„,12, соответствующая середине рабочего участка прямой нагрузки для переменного тока, достаточно близка к точке 1к =- 5 мА и Е„= — 5В, для которой указаны усредненные низкочастотные и высокочастот- ные параметры транзистора (см. приложение 1). Поэтому необходи- мости в пересчете параметров не возникает. 1 Учитывая, что дм вв,' — , влиянием параметра явв пренебрегаем, Лк при этом Р = Р„= 910 Ом.
Определяем постоянные времени: тв =(1+ йвэ,гб)СкРв =(1 + 80. 10-э. 40) . 5. 1О-тв.910 10вж ж 0,019 мкс, тк = СкР, = 20 ° 10-'в ° 910 10' ж 0,018 мкс. Находим эквивалентную постоянную времени: т, =то+ то +в = 0 019+ 0 018+ 0 007 = 0044 мкс. Рассчитываем время установления: („= 2,2то = 2,2 0,044 ж 0,097 мкс. Время установления оказалось близким к заданному общему времени установления усилителя, поэтому в выходной каскад необходимо ввести коррекцию.
Выбираем параллельную схему коррекции (схема 4.2) и производнмеерасчет(придерживаемся рекомендованного в описании схемы порядка расчета). Учитывая, что низкочастотным параметром яв можно пренебречь (при этом Р = Р). выражения безразмерных эквивалентных постоянных временй т," и т,'" упрощаются и принимают вид Определяем отношения постоянных времени —" и — ' (в данном случае, как и прн расчете некорректированиого каскада, т, = 0,019 мкс, т„= 0,018 мкс): 2,72, ™ 0 015 2,57. 0,00? м 0,007 Ведаемся 5 = 1М и по графику рис. 4.14 находим (приближенно) Ь = 1,7.
Имея в виду, что Ь = тм"Й,", решаем уравнение т," = Ьт,"' относительно ть lт, подставляя в него приведенные упрощенныевйражения т," и т,". Решение уравнения представится в виде ( — '" + — ")ь 1 (! + 2,57 + 2,?2)м — ~2,72 ° + 2,5? .
1,7м ! -1-50 !О ' ° 40 ' / — 198 (2,57 + 2,72) 1,7' Определяем безразмерную эквивалентную постоянную времени т,"' и коэффициент а: м! 1 мм Ь ~м + — + — — +— м 1+Хнмз м т (,т м ) = 3,70, а = — = — ' =0,54. 1,95 т"' 3,70 По графику рнс. 4.14 уточняем значение выброса (6 ж 0,8%). По графику рис. 4.13 определяем обобщенное время установления (( ' ж 2,26) и рассчитываем время установления ( ??.мм»= ?„ т,'т = 2~26 ° 3,70 ° 0,007 ~ 0,058 мкс. Время установления следует считать приемлемым, так как оно близко к 0,6 (т — общему времени установления усилителя (см, $' 2.2).
Определяем индуктивность корректирующей катушки: Е = — т?г = 1 98 0007 ° 1 ' 910 ° 104 = 12,5 мкГ. 261 Расчет схемы температурной стабилизации рабочей точки транзистора предварительного каскада Как уже указывалось, для работы в предварительных каскадах выбран транзистор типа П403 в типовом режиме (у,ч = 5 мА, Епо = 5 В, 1бо = 68 мкА, Ебо = — 0,36 В). Определйм соответствующее этому режиму сопротивление постоянному току 14 . Учитывая, что нагрузочная прямая для постоянного тока выходит из точки Е„= = Е, и проходит через рабочую точку, найдем ! Е.
— Е,. ! (о — 8 1000 Ом 1к, 8. 10-о Зададимся сопротивлением резистора в цепи эмиттера равным 330 Ом (очевидно, что в этом случае сопротивление в цепи коллектора должно быть равно )г — !го = 1000 — 330 = 670 Ом и слагаться в общем случае из сопротивлений резисторов )г„и Ив).
Допустимое изменение тока коллектора примем равным 0,1 1„„ т. е. Ыко = Оо17ко 0 1 ' 5 = 0,5 мА. При расчете выходного каскада было определено изменение обратного тока коллектора (расчет сохраняет справедливость и для предварительных каскадов), равное 0,104 мА. Таким образом, для коэффициента нестабильности получим А( = ко ' 48 а(ко 0,6 Мю 0,104 Далее последовательно определяем входное сопротивление схемы стабилизации рабочей точки, сопротивления резисторов делителя в цепи базы )г, и )г„ а также ток делителя lк: йоо = )оо о = 330 ж 1390 Ом, 1 — Мо (! — ао) ! — 4,8 (! — 0,98) Еп й, =Р„ Еп Ебо ()ко + (бо) )оо оооо(бо = 1390 ж 1800 Ом, 10 10 0 36 (6,10-о(68.10-о) 330 — !390 ° 68 10-о ор ~баск 8 ' 3 6100 О До — )!со 1800 — 1390 (ближайший номинал 6200 Ом), 1 Ебо+ (lко+!бо) Ло 0 36+ (Ь 10-'+68 !О о) 330 )то 1800 Как следует из расчета, ток делителя 7к существенно меньше постоянной составляющей тока коллектора 1к,.
Расчет входной цепи При расчете входной цепи воспользуемся описанием схемы 4.5 19 4.1), полагая предварительно, что нагрузкой источника сигнала является входная проводимость каскада, не охваченного цепью отрицательной обратной связи. Определяем эквивалентное сопротивление 1«;. )7— 1 1 ж 450м р ,+ям+ ' 0,02+0,0019+ 1 ~сат Коэффициент передачи входной цепи К,„= д,)7> = 0,02 45 = 0,9. Определяем постоянную времени т„ориентировочно полагая коэффициент усиления первого каскада равным 15: р, = КрС«)7> = 15 ° 5 ° 10 'Р ° 45 ° 10'ж 0,0034 мкс. Находим эквивалентную постоянную времени т, и далее время установления фронта импульса во входной цепи: йа ыа ст тб / = 0,007 10.02 45 + + — ~ + 0,0034 ж 0,018 мкс, !390 40 = 2,2«, = 2,2 ° 0,018 ж 0,04 мкс.
Определение числа предварительных каскадов Определяем число предварительных каскадов усиления, следуя методике, изложенной в 9 2.3. Находим время установления и коэффициент усиления предварительных каскадов; ~, = ~ У'„— 4. „— ~,'., = У0,1' — 0,04' — 0,058' ж 0,071 ~ю, К» = = ж 124, Двт ' Квыт 0 9 04 Коэффициент О, используемый прн определении числа предварительных каскадов, рассчитан в примере 2.! и равен 125 1!мкс.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
