Б.А. Варшавер - Расчет и проектирование импульсных усилителей (1267368), страница 9
Текст из файла (страница 9)
3. По выходным характеристикам в соответствии с выбранным режимом определяются координаты точки (! ы -г („,(2 н Е„, — У, „!2 или /„р — ( ~2 и Е,о + У,„„!2), к которой должны быгь пересчитаны низкочастотные и высокочастотные параметры. По формулам (2.5) и справочным данным о низкочастотных и высокочастотных параметрах транзистора (см. также приложение 1) производят пересчет параметров к указанной точке.
4. Выбирают схему высокочастотной коррекции выходного каскада (см. з 4.1) и выполняют ее расчет. Суждение о приемлемости схемы выносится на основании расчета времени установления выходного каскада Гт,„, при допустимой величине выброса(обычно при б - 3 †: 4',о). Г!редварительным критерием может служить близость (т, „к значению 0,6 1т, где ~т— общее время установления усилителя. Применяя тот или иной вид коррекции, желательно приблизить (по возможности) Гт,и„к указанной величине. На этом предварительный расчет выходного каскада можно считать законченным. Далее после расчета каскадов (секций) предварительного усиления следует сопоставить времена установления выходного каскада и каскада предварительного усиления.
При заметном отличии (бюлее чем на 25 — 30".4) времен установления следует, если это возможно и целесообразно, принять меры к их выравниванию. В некоторых случаях выравнивание может привести к сокращению числа каскадов )сплителя. Но часто оно связано с усложнением усилителя и применением более сложных схем коррекции. Целесообразность усложнения следует оценить в каждом конкретном случае, привлекая для этого соображения, связанные с предполагаемыми условиями производства и эксплуатации проектируемого усилителя. Заметим, что малое (т.ь ° по сравнению с временем установления предварительного каскада указывает на возможность в ряде случаев облегчить режим работы транзистора, сделать его более экономичным. Выбирая большее сопротивление нагрузки переменному току (при этом увеличивается наклон динамической характеристики), можно снизить величину импульса тока и обеспечить более высокую стабильность работы выходного каскада, 2.
ВЫХОДНОЙ КАСКАД НА ЛАМПЕ И ПОЛЕВОМ ТРАНЗИСТОРЕ Вопросы проектирования выходного каскада на лампе и выходного каскада на полевом транзисторе рассматриваются совместно в связи с близостью характеристик этих активных элементов, )'-параметры электронной лампы и полевого транзистора представляются аналогичными выражениями. Для активного элемента выходного каскада особое значение имеет допускаемый этим элементом максимальный импульс тока 1 в пепи нагрузки. Полевые транзисторы имеют меньшую величину импульса тока и допускают меньшую амплитуду импульса напряжения на нагрузке, чем электронные лампы, используемые в выходных каскадах усиления мощности видеочастоты (бЭ5П, бП9, бП(5П).
Поэтому, например, прн емкостной нагрузке усилителя для получения одинакового выходного напряжения (Уьм, = l (т) сопротивление резистора )т в цепи стока полевого транзистора должно быть выбрано большей величины, чем в анодной цепи лампы. Из этого следует, что время установления выходного каскада на полевом транзисторе при указанных условиях также будет соответственно больше. Крутизна характеристики тока стока полевого транзистора меньше крутизны характеристики анодного тока лампы. Поэтому коэффициент усиления каскада на полевом транзисторе соответственно меньше коэффициента усиления лампового каскада. Наибольшая амплитуда импульса напряжения, которую можно получить на выходе усилителя, зависит от данных активного элемента, используемого в выходном каскаде, сопротивления нагрузки усилителя, а также от полярности импульса.
Максимальная амплитуда импульса напряжения соответствует наибольшему импульсу тока, который допускает при данной полярности импульса и данном сопротивлении нагрузки выбранный активный элемент. Для выходного каскада импульсного усилителя желательно выбрать активный элемент, который имел бы большую крутизну характеристики выходного тока, малые входную и выходную паразитные емкости и подходил бы по своему импульсу тока. Здесь следует отметить, что достоинство того или иного активного элемента, заключающееся в малой по сравнению с другими активными элементами выходной емкости, не может заметно повлиять на время установления илп иа коэффициент усиления в случае, когда усилитель работает иа емкость, превышающую в несколько раз выходну1о емкость активного элемента.
Расчет выходного каскада должен показать, насколь- 37 ко выбранный активный элемент является пригодным по своему импульсу тока и не следует ли заменить первоначально выбранный активный элемент другим, с другим максимально допустимым импульсом тока или применить параллельное соединение двух активных элементов. Рассмотрим методику расчета выходного каскада в случае чисто емкостной нагрузки усилителя. Приводимая далее методика одинаково справедлива как для выходного каскада на лампе, так и для выходного каскада на полевом транзисторе.
Предполагается, что усиленный импульсный сигнал снимается с анода лампы или соответственно со стока полевого транзистора. Указанный вид нагрузки означает, что усилитель должен быть рассчитан для работы на общую емкость Си Свых. акт. эл + Сч + Сн где С,„„„,,„„, — выходная емкость активного элемента оконечного каскада; ф— емкость монтажа; С,' — емкость нагрузки.
Положим далее, что на сопротивлении нагрузки напряжение импульса должно быть равно (7,, Первоначально ведем расчет каскада на минимальное время установления. Это означает, что импульс тока следует выбрать самым большим, который допускает данный активный элемент. Импульс тока активного элемента выходного каскада, в котором отсутствует коррекция, должен удовлетворять неравенству з, хи,.„с„ (2.6) ~У, вых где (т „„„, — время установления выходного каскада. Из совокупности активных элементов, удовлетворяющих условию (2.6), следует ориентировочно выбрать тот, который обладает наименьшим импульсом тока. При этом выходной каскад будет потреблять меньше энергии от источника питания и, следовательно, указанное решение представится более выгодным.
В условии (2.6) время установления выходного каскада можно принять равным 0,6 от времени установления усилителя. Если в выходном каскаде применить коррекцию, то в этом случае необходимый импульс тока будет меньше определяемого правой частью (2.6) в 2,2/( ' раз (при наличии коррекции (т' (2,2). Бремя установления оконечного каскада (2. 7) Значение („' связано с выбором схемы высокочастотной коррекции (см. 5 4.3). Если коррекция не предусматривается, то (т' = 2,2. При выборе схемы коррекции следует иметь в виду, что возможные в процессе эксплуатации изменения данных нагрузки могут заметно повлиять на форму переходной характеристики выходного каскада и всего усилителя. Особенно это проявляется при использовании в выходном каскаде сложной схемы коррекции.
Для суждения о возможности при непостоянстве нагрузки ввести коррекцию в выходной каскад следует, используя указанные в технических условиях све- дения о диапазоне возможных изменений данных нагрузки, устано- вить, как при введении высокочастотной коррекции изменяются длительность фронта нарастания импульса и особенно величина выброса. При дальнейшем расчете (см.
4 2,3) должно быть определено время установления предварительного каскада (время установления пред- варительных каскадов предполагается одинаковым), Если окажется, что времена установления предварительного и оконечного каскадов отличаются друг от друга не более чем на 25 — 30$э, то это означает, что выбор активного элемента оконечного каскада произведен пра- вильно. Если время установления предварительного каскада существен- но больше времени установления оконечного, то это дает возмож- ность: а) применить в выходном каскаде активный элемент с меньшим импульсом тока и соответственно выбрать большее сопротивление резистора в анодной цепи лампы или в цепи стока полевого транзис.
тора, б) отказаться от применения высокочастотной коррекции, если она предварительно предполагалась в выходном каскаде, В указанном случае заметного несоответствия времен установле- ния прн уточнении расчета время установления на все каскады, вклю- чая оконечный и входной (если он только не катодный или истоковый повторитель), принимается одинаковым. Далее, исходя из времени установления, определяется новое значение сопротивления нагруз~т.
вых ки К„=; . Найдя последнее, легко определить новое ~,'с„) ' значение имйульса тока н далее — амплитуду импульса напря- жения на входе оконечного каскада и его коэффициент усиления. Еще раз подчеркнем, что не следует пренебрегать возможностью замены активного элемента с большим импульсом тока активным элементом с меньшим импульсом тока, так как последний отбирает меньшую мощность от источника питания. Наконец, в случае если время установления оконечного каскада существенно больше времени установления предварительного, то это указывает на то, что желательно применить активный элемент с ббльшим импульсом тока (если для этой цели имеется подходящая лампа или полевой транзистор) или соединить два активных элемен- та параллельно.
Следует иметь в виду, что при параллельном соеди- нении активных элементов возрастает паразитная емкость, действую- щая параллельно сопротивлению нагрузки, а также входная емкость оконечного каскада. Рассмотрим случай, когда нагрузкой усилителя являются актив- ное сопротивление )г„или Я„и емкость С„. Сопротивление нагрузки присоединяется к усилителю обычно через оп еел Разделительный конденсатор (рис. 2.4). Амплитуда имп льса тока у ределяется по сопротивлению нагрузки в выходной цепи для переменного тока, т.
е. (2 3) ЗУ где йдп й+ йн (2.9) Далее по импульсу тока подбирается соответствуккций активный элемент. Следует указать, что сопротивление резистора й нельзя выбрать значительным, как это желательно с точки зрения уменьшения импульса тока, так как на резисторе )т' в этом случае будет падать большое напряжение. Прп этом напряжение на аноде лампы или на стоке полевого транзистора может оказаться меньше необходимого для нормальной работы активного элемента. Расчет катодного или истокового повторителя отличается некоторыми особенностями от расчета каскада с нагрузкой в анодной или стоковой цепи. Рнс. 2.4.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
