Б.А. Варшавер - Расчет и проектирование импульсных усилителей (1267368), страница 7
Текст из файла (страница 7)
сплуатации неприемлемо. Укажем здесь, что по сравнению с биполярными транзисторами полевые транзисторы характеризуются повышенной радиационной стойкостью, а также способны работать в условиях широкого изменения температуры внешней среды. В частности, полевые транзисторы успешно работают при весьма глубоком охлаждении, причем их электрические параметры при этом улучшаются. Это позволяет применять их в приборах, предназначенных для исследований в области физики низких температур. Укажем на следующую возможную последовательность проектирования импульсного усилителя.
1. Выбор активного элемента. 2. Расчет входной цепи или совместный расчет входной цепи и первого (входного) каскада или расчет входной усилительной секции. 3. Расчет выходного каскада и выбор режима его работы. 4. Расчет (ориентировочный) основных параметров предварительных (илн промежуточных) каскадов илн усилительных секций. б. Выбор схемы коррекции и расчет отдельного предварительного (или промежуточного) каскада или усилительной секции, б. Уточнение основных параметров блока предварительных (нлн промежуточных) каскадов или усилительных секций(усилительного блока).
7. Оценка правильности выбора числа предварительных (или промежуточных1 каскадов или усилительных секций и их схемы; уточнение расчета. 8. Расчет вспомогательных цепей. Л н т е р в т у р а; 11, 3, 9, Ю, !2, 26, 32, 41]. Глава 3 ОБЩИЕ УКАЗАНИЯ ПО ПРОЕКТИРОВАНИЮ УСИЛИТЕЛЯ й эл. ВхОднАя цепь Основные параметры некорректированной входной цепи — коэффициент передачи и время установления фронта импульса — зависят от данных выходного (внутреннего) сопротивления Л „ источника сигнала и данных входного сопротивления л„ первого каскада. По отношению к первому каскаду комплексные сопротивления Л„ и Я„ являются плечами делителя напряжения входного сигнала.
Выходное комплексное сопротивление источника сигнала обычно характериэует- 0р ся выходным активным сопротивлением и выходной емкостью С „. Иногда удобно считать, что источник обладает только активным выходным сопротивлением, а его выходная емкость учтена через соответствующее увеличение входной емкости С„ первого каскада. Если С,„))С„, то выходной емкостью источника сигнала рис эд приоципиальнаи допустимо пренебречь. схема входной цепи Для схемы рис. 2.! коэффициент передачи входной цепи и время установления фронта импульса определяются выражениями: нвх в йг + йвх (2.1) Уу. вх = 2.2 ' '" Свх, йг+ Ивх (2.2) где С,„=- С„+ С„. Величины К„и Гу,„можно представить также через выходную пРоводимость источника дг и входнУю пРоводимость каскада й„в виде Ег+Ывх Ег+ Евх При коэффициенте усиления первого каскада много больше единицы входная динамическая емкость при использовании полевого или биполярного транзистора оказывается значительной, в связи с чем время установления фронта импульса во входной цепи при достаточно малой проводимости дг+ д,„может заметно превысить время Установления промежуточного каскада усиления.
Если гу,,„суше. ственно больше времени установления промежуточного каскада, то снижение гу. „до гу промежуточного каскада (или более) позволит уменьшить также и общее время установления усилителя. Если 1„,,„ заметно меньше г„промежуточного каскада (при К„близком к единице), то в этом случае усложнение схемы (введением, например, повторителя) практически не приведет к улучшению качественных по. казателей усилителя. Представляют интерес следующие возможности улучшения параметров, характеризуюших входную цепь: 1) применение в первом усилительном каскаде активной или комплексной отрицзтельной обратной связи по току; 2) использование в качестве первого каскада повторителя; 3) применение индуктивной коррекции во входной цепи; 4) осушествленне взаимной коррекции входной цепи и первого каскада.
Последовательная отрицательная обратная связь во входном каскаде позволяет увеличить входное сопротивление и уменьшить входную емкость. Степень изменения этих величин зависит от глубины обратной связи 1 + К,й, где Р— коэффициент передачи цепи обратной связи. При обратной связи по току р определяется отношением нагрузок активного элемента в цепях коллектора и эмиттера (биполярный транзистор), стока и истока (полевой транзистор) или анода и катода (лампа). При каскаде на биполярном транзисторе (схема с обшим эмиттером) имеет значение воздействие обратной связи как на Р„, так и на С„,. При каскаде на полевом транзисторе (схема с обшим истоком) практически сушественно влияние обратной связи лишь на величину входной емкости, так как входное дифференциальное сопротивление каскада иа полевом транзисторе и без введения обратной связи достаточно велико.
Следует отметить, что не всегда в каскаде на полевом транзисторе при схеме включения с обшим истоком можно осуществить достаточно глубокую обратную связь и одновременно получить коэффициент усиления первого каскада К, )) 1. Этому препятствует сравнительно малая крутизна характеристики тока стока, в связи с чем для получения большого коэффициента усиления при глубокой обратной связи требуются соответственно и большие сопротивления в стоковой и потоковой цепях. Последнее приводит к возрастанию времени установления первого каскада, а также к необходимости располагать источником питания с достаточно большим напряжением. Часто напряжение источника питания ограничено и, следовательно, не представляется возможным обеспечить прп больших сопротивлениях нагрузки необходимый режим работы каскада, отвечающий высокому положению рабочей точки на поле стоковых характеристик (высокому положению рабочей точки соответствует н более высокая крутизна характеристики тока стока).
В ламповых усилителях из-за высокого входного активного сопротивления и относительно малой входной динамической емкости каскада на пентоде различия в схеме первого каскада практически слабо влияют иа параметры входной цепи. В транзисторных усилителях существенное улучшение параметров входной цепи, если в этом имеется необходимость, можно полу- чить, ь, применив на входе усилителя каскад с общим коллектором или с бщим стоком (аналоги лампового каскада собщим анодом — катодого повторителя). При этом следует иметь в виду, что повторитель и ест коэффициент передачи меньше единицы и, следовательно, его „спользование вместо каскада с отрицательной обратной связью по „„«у оправдано лишь тогда, когда требуется максимально снизить время установления входной цепи.
Особенно эффективно в качестве входного каскада использовать повторитель на полевом транзисторе. Высокое входное сопротивление и малая входная емкость повторителя на полевом транзисторе позволяет одновременно получить близкий к единице коэффициент передачи и малое время установления входной цепи. Если источник имеет относительно высокое выходное сопротивление и большую выходную емкость, может возникнуть необходимость в уменьшении времени установления входной цепи в еще большей степени, чем это достигается с помощью отрицательной обратной связи по току в первом каскаде или при использовании повторителя в качестве первого каскада. В указанном случае, наряду с применением обратной связи в первом каскаде, входную цепь можно дополнить корректирующей индуктивностью (см. схему 4,25). Здесь следует указать на то, что при параллельной схеме коррекции уменьшение времени установления сопровождается снижением коэффициента передачи входной цепи, особенно при малом входном сопротивлении первого каскада.
Кроме того, при коррекции индуктивностью возможнце отклонения данных выходного сопротивления источника сигнала (например, в случае смены источника сигнала) могут оказать влияние на параметры схемы входной цепи. В частности, при меньшей, чем это предусмотрено расчетом, выходной емкости источника сигнала, выброс в переходной характеристике усилителя может превзойти допустимый. Входная цепь, схема которой изображена на рис.
2,1, характеризуется монотонной переходной характеристикой. При указанной переходной характеристике входной цепи можно так выбрать схему коррекции первого каскада, при которои его переходная характеристика имела бы значительный выброс, а в переходной характеристике пары (входная цепь — первый каскад) выброс бы отсутствовал или не превышал бы допустимой величины, Такая взаимная коррекция является эффективным средством, позволяющим компенсировать значительную длительность времени установления входной цепи (см. схему 5.7). й хл. ВыхОднОя кАскАд Выходной каскад рассматривается отдельно от остальных каскадов усилителя ввиду некоторых особенностей его расчета. Выходной каскад работает на сопротивление нагрузки, отличающееся, как правило, от сопротивления нагрузки предварительных каскадов.
Сушественным является требование, касающееся величины выходного 31 напряжения и его полярности. В связи с этим возникает вопрос о пригодности того нли иного активного элемента к использованию в выходном каскаде усилителя. Следует отметить, что когда выходным каскадом усилителя является эмиттерный (а равно, катодный нли истоковый) повторитель, на управляющем электроде активного элемента предоконечного каскада может также оказаться значительный сигнал. Методика расчета предоконечного каскада в этом случае будет такой же, как и выходного каскада (выбор активного элемента, выбор положения рабочей точки и пр.). При выборе схемы и активного элемента выходного каскада еле.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
