Б.А. Варшавер - Расчет и проектирование импульсных усилителей (1267368), страница 8
Текст из файла (страница 8)
дует учитывать: — данные нагрузки; — амплитуду и полярность импульса на выходе усилителя; — коэффициент усиления и время установления всего усилителя. 1. ВЫХОДНОЙ КАСКАД НА ВИПОЛЯРНОМ ТРАНЗИСТОРЕ Выходной каскад на биполярном транзисторе (так же как и на любом другом типе активного элемента) целесообразно рассматривать отдельно от остальных каскадов.
Оконечный каскад при допустимых искажениях должен обеспечить необходимую амплитуду импульса напряжения на нагрузке усилителя, которая в общем случае отличается от нагрузки предшествующих каскадов. Транзистор выбирают по граничной частоте усиления по току в схеме с общим эмиттером ),(на этой частоте, как указывалось выше, (йм,(= )) или по максимальной частоте генерации транзистора ~„. Граничная частота 1", должна удовлетворять условию (2. 3) 'У где 1 — время установления всегО усиЛителя. Напомним, что (, и („ связаны приближенным равенством (, = ЗкгаС,/~. (2.4) Выбор режима работы оконечного каскада, выбор и расчет схемы температурной стабилизации рабочей точки выполняются в соответствии с рекомендациями, изложенными в гл.
3. При большом сигнале, если учесть, что время нарастания фронта импульса отлично от нуля, ток и напряжение импульса последовательно проходят значения от („, до У„+! и от Е„, до Е„, + + У„„((„и ń— координатй положения рабочей точки). Знак перед 1 и У„„зависит от полярности выходного импульса на нагрузке в пепи коллектора или эмнттера. Для расчета искажений формы импульса в выходном каскаде допустимо в первом приближении пользоваться усредненными низкочастотными и высокочастотными параметрами транзистора, которые соответствуют средним мгновенным значениям тока и напряжения [) О), 1ко ~ 0 51т 022 ! й»2 спРав к. справ 1ко о- 0,5 1т й2с ! ь2с спрвв к, справ (2.5) 1кв ~ 0 51т А 22 1 к 22 справ к.
пр* 1ко ~ 0 51т 1 к. ссср~в 22)ссв, ям справ со сп' в 0 5 Ы к, справ во — ' пык При положительном импульсе напряжения на выходе усилителя (нагрузка в пепи коллектора) перед 0,5 ! в (2.5) берется знак «.1», а перед О 5 (1»ык знак к — ». При отрицательном выходном импульсе— знаки обратные. Рекомендуемая в работе ПО! и принятая здесь методика расчета дает сравнительно грубую оценку искажений формы сигнала в случае, когда сигнал нельзя считать малым.
Характер переходного процесса при большом сигнале в значительной мере зависит от того, как изменяются параметры транзистора в пределах рабочего участка динамической характеристики. Очевидно, что большему сигналу соответствует и большее изменение параметров. Их зависимость от мгновенных значений тока и напряжения указывает на то, что оконечный каскад усилителя (а иногда и предоконечный) следует рассматривать как каскад с заметной нглинейностью. В частности, в связи с указанной нелинейностью возникает некоторое различие в характере воспроизведения переднего и заднего фронтов усиливаемых импульсов. К настоящему времени методика инженерного расчета усилителя при большом сигнале еще не разработана в полной мере, поэтому ограничиваются расчетом, носящим приближенный характер.
В качестве меры, позволяющей несколько ослабить влияние изменения параметров транзистора, можно указать на целесообразность выбора такого режимв работы каскада, который соответствовал бы возможно меньшему изменению тока коллектора (т. е. по возможности большему наклону динамической линии нагрузки), поскольку изменение тока коллектора оказывает значительно большее влияние на характер процесса, чем изменение напряжения на коллекторе. Благоприятное влияние оказывает также применение отрицательной обратной связи, Итак, приступая к проектированию выходного каскада, следует предварительно произвести пересчет параметров транзистора, которые указаны в справочнике для тока !„,пр„и напряжения Ек,пр„ соответственно к значениям („+ ! )2 и Е„о + (I,„„)2.
Усредненные за время действия импульса параметры согласно з !.4 определяются по формулам: При усилении импульсов обеих полярностей импульсу каждого знака соответствуют свои усредненные параметры и, следовательно, искажение импульсов будет разным. Для положительного выходного импульса и нагрузки в цепи коллектора усредненные параметры представляются параметрами транзистора в точке плоскости выходных характеристик, имеющей координаты 1„, + 0,57 и Ек,— — 0,5 (т',„, Для отрицательного выходного имйульса координаты точки соответственно равны 7„„— 0,5/„и Ек, + 0,5 У,„„. В отличие от каскада предваритель— тп ного усиления, нагрузкой которого является сравнительно малое входное сопрои тивление следующего каскада, сопротивление нагрузки )т'„ выходного каскада (рис.
2.2) может иметь разную величину. Случай большого сопротивления нагрузки, когда справедливо неравенство А>„;~ )с„, и практически означает работу усилителя на входную емкость следующего за ним прибора или устройства (электронно-лучевая трубка, электронная лампа и т. Л.). При большом сопротивлении )тк сопротивление )тк можно определить по требу(сопротивленне нагруз. емому углу наклона динамической линни ки — )тк) нагрузки, исходя из выбранного режима работы транзистора. Выбор режима работы и схемы температурной стабилизации рабочей точки, определение сопротивлений резисторов в цепях коллектора и эмиттера и расчет элементов схемы температурной стабилизации подробно рассматриваются в гл. 3. Там же указывается графическое построение„ ва основе которого определяется коэффициент усиления выходного каскада.
В усилителе на лампах при работе на согласованную линию с волновым сопротивлением 2, = 70 †1 Ом в качестве выходного каскада применяется почти исключительно катодный повторитель. Использование в этом случае каскада с общим катодом при крутизне характеристики анодного тока лампы порядка !О мА(В не приводит к увеличению коэффициента передачи, который остается меньше единицы. Иначе обстоит дело при использовании транзистора в выходном каскаде. Выходной каскад на транзисторе, выполненный по схеме с общим эмиттером (рис.
2.3), позволяет при работе на линию получить коэффициент усиления больше единицы, что обьясняется значительной крутизной коллекторного тока дт„ имеющей порядок 50 мА/В. При работе на линию согласование можно выполнить как на выходе, так и на входе линии (6; 42). При согласовании на входе сопротивление резистора в цепи коллектора Й„ принимается разным волновому сопротивлению линии, поскольку выходное сопротивление транзистора достаточно велико. Согласование на входе позволяет применить для передачи напряжения в нагрузку переходной конден- сато р втор относительно малой емкости (доли микрофарады), если резистор я на выходе линии не выполняет функции согласующего и его сопротивление много больше волнового сопротивления линии.
Таким образом, согласование на входе дает возможность обеспечить малый спад вершины импульса при использовании переходного конденсатора небольшой емкости. Если к усилителю предъявляется требование малого выходного сопротивления, то в этом случае целесообразнее использовать в качестве оконечного каскада эмиттерный повторитель.
Следует, однако, иметь в виду, что процесс установления в эмиттерном повторителе Рис. 2.3. Принципиальная схема ныхолного ка- скада, нагруженного на кабельную линию может быть как монотонным, так и колебательным (см. описание схемы 4.5), причем колебательный характер установления с болыпим выбросом возникаег обычно при достаточно большой емкости нагрузки. При большом выходном сигнале оконечный каскад рассчитывается на требуемую величину выходного напряжения или на наибольшее напряжение, допускаемое транзистором, если оно незначительно превышает требуемое. Следует указать на две возможности уменьшения времени установления выходного каскада: — применение коррекции, — работа с возможно ббльшим импульсом тока. Если амплитуда импульса напряжения на выходе усилителя равна требуемой и транзистор полностью используется по импульсу тока, то возможности данного транзистора в отношении уменьшения времени Установления выбором режима его работы можно считать исчерпанными.
Время установления оконечного каскада желательно по возможности приблизить к времени установления предварительного каскада. Расчет выходного каскада на минимальное время установления опРавдывается только в том случае, если при этом его время установления приближается к времени установления промежуточного каскада со стороны большего значения. В противном случае, если это возможно, следует увеличить сопротивление нагрузки для переменного тока и работать с меньшим импульсом тока, При этом время установления выходного каскада увеличивается.
Это увеличение компенсируется соответствующим ростом коэффициента усиления оконечного каскада и снижением общего коэффициента усиления и общего времени установления предварительных каскадов. Если выходной каскад — эмиттерный повторитель, имеющий относительно малое время установления, то в этом случае выбор режима и времени установления предоконечного каскада производится также, как и выходного каскада.
В оконечных каскадах импульсных усилителей используются такие же схемы высокочастотной и низкочастотной коррекции, как и в предварительных каскадах. В частности, при большом сопротивлении нагрузки, а также в случае емкостной нагрузки можно использовать схему с параллельной коррекцией (коррекцией индуктивностью), расчет которой приводится в гл. 4. Рекомендуется следующий порядок расчета выходного каскада.
!. Выбирают тип транзистора, используя соотношение (2.3). 2. На основании известных из технических условий на усилитель данных об амплитуде и полярности выходного импульса и характера сопротивления нагрузки в соответствии с указаниями, изложенными в гл. 3, производится выбор режима транзистора, а также выбор н расчет схемы температурной стабилизации рабочей точки.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
