УСИЛИТЕЛЬ МОЩНОСТИ ИМПУЛЬСНЫЙ

          

УСИЛИТЕЛЬ МОЩНОСТИ ИМПУЛЬСНЫЙ


            Определение числа каскадов

При расчете усилителей первым делом определяют количество каскадов [1,2]. Число каскадов определяется по коэффициенту усиления, который определяется техническим заданием (тз). Для этого выбирается коэффициент усиления для одного каскада. Потом коэффициент усиления усилителя делится на коэффициент усиления одного каскада. Но стоит так же учитывать что в моём ТЗ полярность на выходе такая же, что и на входе, а известно что каскад ОЭ инвертирует сигнал, поэтому целесообразно использовать нечетное число каскадов, например 3.

2.2 Распределение искажений на высоких частотах

На высоких частотах в усилителе возникают нелинейные искажения вследствие нелинейности его элементов, что приводит к искажению выходного сигнала и отклонению амплитудно-частотной характеристики.

При распределении искажений на высоких частотах определяются искажения, приходящиеся на каждый каскад усилителя[1,2].

Для этого допустимые временные и частотные искажения, определяемые заданием,  делятся на число каскадов усилителя.

По заданию время установления фронта импульса на выходе должнобыть не более 15нс. В усилитель входит 3 каскада. Для многокаскадного ИУ  результирующее  время установления фронта импульса равно:

Усилитель мощности импульсный
   (с),                                                       (2.4)

где 

Усилитель мощности импульсный
- результирующее время установления;

      

Усилитель мощности импульсный
- время установления входной цепи;

      

Усилитель мощности импульсный
-  время установления i-го каскада, начиная со входного;

       N- число каскадов.

При оценке общего времени установления можно предположить, что самым большим временем установления будет обладать предоконечный каскад(на транзисторе малой мощности), т.к. он будет нагружен на вход оконечного каскада средней мощности. В дальнейших расчетах будем принимать следующее распределение времени установления фронта импульса по каскадам:

Усилитель мощности импульсный
,
Усилитель мощности импульсный
,
Усилитель мощности импульсный
,
Усилитель мощности импульсный
.

Результирующая неравномерность плоской вершины прямоугольного импульса равна сумме неравномерностей, образующихся за счет разделительных и блокировочных цепей:




Усилитель мощности импульсный
,                                                                    (2.5)

где 
Усилитель мощности импульсный
- неравномерность за счет i-ой  блокировочной цепи;

        М- число блокировочных цепей (эмиттерные и разделительные).

Количество элементов, вносящих искажения на НЧ (в области больших времен), становится известным после окончательного выбора топологии электрической схемы усилителя, поэтому распределение искажений в области НЧ проводят на этапе расчета номиналов этих элементов.

3 Расчет оконечного каскада

3.1 Расчет рабочей точки

Рабочей точкой называется ток или напряжение на транзисторе при отсутствии входного воздействия.

Рабочая точка рассчитывается по заданной мощности Рвых или выходному напряжению Uвых. В выданном мне ТЗ указывается выходное напряжение.

По известному сопротивлению нагрузки и выходному напряжению можно найти выходной ток :

Усилитель мощности импульсный


3.1.1 Расчет рабочей точки для резистивного каскада

Координаты рабочей точки находятся по выражениям:

Усилитель мощности импульсный
                                                                (4.1)

Усилитель мощности импульсный
                                                                 (4.2)

Итак, рассчитаем рабочую точку транзистора. Принципиальная  схема резистивного каскада представлена на рис.4.1.

Усилитель мощности импульсный


Рисунок 4.1 - Принципиальная  схема резистивного каскада

Найдём RЭКВ - сопротивление параллельного соединения сопротивлений RK и RН. Примем RK=RН=50 Ом, тогда

Усилитель мощности импульсный
.                                 (4.3)

            Находим ток и напряжение в рабочей точке по формулам (4.2) и (4.3)

Усилитель мощности импульсный
                                                        

Рассчитаем напряжение источника питания. Оно складывается из падениях напряжений на сопротивлении RK и транзисторе (см. рис.4.1):

Усилитель мощности импульсный
;                               (4.4)

Усилитель мощности импульсный
.                                                      

Выражение (4.4) называется нагрузочной прямой по постоянному току. В пределах этой прямой будет изменяться рабочая точка.



3.2 Выбор транзистора оконечного каскада

            Выбор транзистора осуществляется по следующим предельным параметрам:

- предельный допустимый ток коллектора    IК МАХ> (1,5…2) UВЫХ МАХ/RH;

- предельно допустимое напряжение коллектор-эмиттер  UКЭ МАХ> (1,5…2)UВЫХ МАХ;

- предельная мощность, рассеиваемая на коллекторе   РК МАХ>РК;

- граничная частота усиления транзистора по току в схеме с ОЭ  ?Т?(3,5…35)/tу.

Этим требованиям удовлетворяет транзистор KТ363A [3]. Основные технические характеристики этого транзистора приводятся ниже.

Электрические параметры:

- граничная частота коэффициента передачи тока в схеме с ОЭ
Усилитель мощности импульсный
100 МГц;

-постоянная времени цепи обратной связи при
Усилитель мощности импульсный
5 В  
Усилитель мощности импульсный
50 пс;

-статический коэффициент передачи тока в схеме с ОЭ 
Усилитель мощности импульсный
50;

-емкость коллекторного перехода при
Усилитель мощности импульсный
5 В CK=2 пФ.

Предельные эксплуатационные данные:

-постоянное напряжение коллектор-эмиттер UКЭ МАХ = 15 В;

-постоянный ток коллектора  IК МАХ = 30?10-3 А;

4.3 Расчёт схемы Джиаколлето

Эквивалентная схема замещения Джиаколлето биполярного транзистора представлена на рис.4.2. Эквивалентные параметры схемы зависят от того, как выбрана рабочая точка транзистора. Рабочая точка нашего транзистора известна, поэтому можем рассчитать параметры схемы по следующим формулам.

Усилитель мощности импульсный


Рисунок 4.2 – Схема Джиаколетто

Сопротивление базы

Усилитель мощности импульсный
,                                                      (4.6)

Итак,                               
Усилитель мощности импульсный
 Ом.

Проводимость перехода база-эмиттер

Усилитель мощности импульсный
См,              (4.7)

где  rЭ – сопротивление эмиттерного перехода:

Усилитель мощности импульсный
.                                                    (4.8)

Усилитель мощности импульсный
;                                                                    (4.9)

Усилитель мощности импульсный
;                                                               

Усилитель мощности импульсный
                                                               

Ёмкость эмиттера

Усилитель мощности импульсный
                                                 (4.10)

Усилитель мощности импульсный
.                              

4.4 Расчет цепей питания и термостабилизации



Существует несколько видов схем термостабилизации[5,6]. Использование этих схем зависит от мощности каскада и требований к термостабильности. В данной работе рассмотрена  эмиттерная термостабилизация: .

4.4.1Эмиттерная термостабилизация

Рассмотрим эмиттерную термостабилизацию, схема которой приведена на рисунке (4.3). Метод расчёта и анализа эмиттерной термостабилизации подробно описан в [5,6].

При расчёте элементов схемы выбирается падение напряжения Uэ на сопротивлении Rэ (в интервале 2-5В), расчитываются ток делителя Iд, напряжение питания ЕП, сопротивления Rб1, Rб2, RЭ.. Выбрано напряжение Uэ=3В.

Усилитель мощности импульсный
 

     Еп

                                                                  RБ1                                       RК

                                                             a                                                CP

                                            CP

                                                                  RБ2                                       RЭ                       СЭ                  RH

Рисунок 4.3 – Схема эмиттерной термостабилизации

Ток базового делителя находится по выражению:

Усилитель мощности импульсный
,                                                                  (4.15)

где

Усилитель мощности импульсный
.                                                                   (4.16)

Сопротивления Rб1, Rб2, RЭ определяются выражениями:

Усилитель мощности импульсный
                                                                      (4.17)

Усилитель мощности импульсный
                                        (4.18)

Усилитель мощности импульсный
                                                    (4.19)

Напряжение питания ЕП:      ЕП=UК0+ UЭ+.URK                                                             (4.20)

Усилитель мощности импульсный

После подстановки получаются следующие результаты:

Усилитель мощности импульсный
.                                                 

Усилитель мощности импульсный
.                                                                          

Усилитель мощности импульсный
.                                             

Усилитель мощности импульсный
 В     

Усилитель мощности импульсный
 кОм.                    



Усилитель мощности импульсный
 кОм.                                                

4.5 Расчёт некорректированного каскада

Электрическая схема некорректированного каскада изображена на рис.(4.4).

Усилитель мощности импульсный
 

     Еп

                                                                  RБ1                                       RК

                                                             a                                                CP

                                            CP

                                                                  RБ2                                       RЭ                       СЭ                  RH

Рисунок 4.4 – Схема некорректированного каскада

Перейдём к однонаправленной модели (см. рис.4.5). На схеме   GЭКВ = gi + gH.

Усилитель мощности импульсный


Рисунок 4.5 – Однонаправленная модель биполярного транзистора

1) Рассчитаем коэффициент усиления на средних частотах  К0:

К0 = S0 RЭКВ,                                                               (4.21)

где

Усилитель мощности импульсный
;                                                       (4.22)

Усилитель мощности импульсный
Усилитель мощности импульсный
,
Усилитель мощности импульсный
,
Усилитель мощности импульсный
  - параметры схемы замещения Джиаколлето.

После подстановки численных значений, получим

Усилитель мощности импульсный
25 Ом;                                                                 

Усилитель мощности импульсный
;                                                

Усилитель мощности импульсный
.                                                           

Оценим требуемое  значение  постоянной  времени каскада в области ВЧ (малых времен) для ИУ, предполагая время установления этого каскада:

Усилитель мощности импульсный
с.                                                                         

Усилитель мощности импульсный
 с.                                          (4.23)

Рассчитаем ожидаемое значение постоянной времени каскада в области верхних частот (малых времен).

Усилитель мощности импульсный
           (4.24)

Если

Усилитель мощности импульсный
,                                                                 (4.25)

то ожидаемые искажения будут не более заданных.

Усилитель мощности импульсный


Видим, что временные удовлетворяют требованиям к рассчитываемому усилителю, т.е. время установления фронта импульса меньше критического значения



Входное сопротивление каскада коррекцией может быть аппроксимировано параллельной RC-цепью:

Усилитель мощности импульсный
                   (4.30)

5 Расчет промежуточного каскада

5.1 Расчет рабочей точки для резистивного каскада

Координаты рабочей точки находятся по выражениям:

Усилитель мощности импульсный
                                                                (5.1)

Усилитель мощности импульсный
                                                                (5.2)

Итак, рассчитаем рабочую точку транзистора. Принципиальная  схема резистивного каскада представлена на рис.4.1.

Усилитель мощности импульсный


Рисунок 5.1 - Принципиальная  схема резистивного каскада

Найдём IK0 , где в данном случае RЭКВ - сопротивление параллельного соединения сопротивлений RK и RН. Примем RK=RН=203 Ом, тогда

Усилитель мощности импульсный
.                              (5.3)

            Находим ток и напряжение в рабочей точке по формулам (4.2) и (4.3)

Усилитель мощности импульсный
                                                                      

Рассчитаем напряжение источника питания. Оно складывается из падениях напряжений на сопротивлении RK и транзисторе (см. рис.4.1):

Усилитель мощности импульсный
;                                  (5.4)

Усилитель мощности импульсный
.                                                     

Выражение (5.4) называется нагрузочной прямой по постоянному току. В пределах этой прямой будет изменяться рабочая точка.

5.2 Выбор транзистора промежуточного каскада

            Выбор транзистора осуществляется по следующим предельным параметрам:

- предельный допустимый ток коллектора    IК МАХ> (1,5…2) UВЫХ МАХ/RH;

- предельно допустимое напряжение коллектор-эмиттер  UКЭ МАХ> (1,5…2)UВЫХ МАХ;

- предельная мощность, рассеиваемая на коллекторе   РК МАХ>РК;

- граничная частота усиления транзистора по току в схеме с ОЭ  ?Т?(3,5…35)/tу.

Этим требованиям удовлетворяет транзистор ГТ341А. Основные технические характеристики этого транзистора приводятся ниже.

Электрические параметры:

- граничная частота коэффициента передачи тока в схеме с ОЭ
Усилитель мощности импульсный
300 МГц;

-постоянная времени цепи обратной связи при
Усилитель мощности импульсный
5 В  
Усилитель мощности импульсный
10 пс;



-статический коэффициент передачи тока в схеме с ОЭ 
Усилитель мощности импульсный
65;

-емкость коллекторного перехода при
Усилитель мощности импульсный
5 В CK=1 пФ.

Предельные эксплуатационные данные:

-постоянное напряжение коллектор-эмиттер UКЭ МАХ =10 В;

-постоянный ток коллектора  IК МАХ = 10 мА;

5.3 Расчёт схемы Джиаколлето

Эквивалентная схема замещения Джиаколлето биполярного транзистора представлена на рис.5.2. Эквивалентные параметры схемы зависят от того, как выбрана рабочая точка транзистора. Рабочая точка нашего транзистора известна, поэтому можем рассчитать параметры схемы по следующим формулам.

Усилитель мощности импульсный


Рисунок 5.2 – Схема Джиаколетто

Сопротивление базы

Усилитель мощности импульсный
,                                                      (5.6)

Итак,                               
Усилитель мощности импульсный
 Ом.

Проводимость перехода база-эмиттер

Усилитель мощности импульсный
См,                       (5.7)

где  rЭ – сопротивление эмиттерного перехода:

Усилитель мощности импульсный
.                                                    (5.8)

Усилитель мощности импульсный
;                                                                    (5.9)

Усилитель мощности импульсный
;                                         

Усилитель мощности импульсный
                                                     

Ёмкость эмиттера

Усилитель мощности импульсный
                                                 (5.10)

Усилитель мощности импульсный
.                     

5.4 Расчет цепей питания и термостабилизации

Существует несколько видов схем термостабилизации[5,6]. Использование этих схем зависит от мощности каскада и требований к термостабильности. В данной работе рассмотрена  эмиттерная термостабилизация: .

            5.4.1 Эмиттерная термостабилизация

Рассмотрим эмиттерную термостабилизацию, схема которой приведена на рисунке (5.4). Метод расчёта и анализа эмиттерной термостабилизации подробно описан в .

При расчёте элементов схемы выбирается падение напряжения Uэ на сопротивлении Rэ (в интервале 2-5В), рассчитываются ток делителя Iд, напряжение питания ЕП, сопротивления Rб1, Rб2, RЭ.. Выбрано напряжение Uэ=3В.

Усилитель мощности импульсный
 

     Еп

                                                                  RБ1                                       RК



                                                             a                                                CP

                                            CP

                                                                  RБ2                                       RЭ                       СЭ                  RH

Рисунок 5.4 – Схема эмиттерной термостабилизации

Ток базового делителя находится по выражению:

Усилитель мощности импульсный
,                                                                  (5.13)

где

Усилитель мощности импульсный
.                                                                   (5.14)

Сопротивления Rб1, Rб2, RЭ определяются выражениями:

Усилитель мощности импульсный
                                                                      (5.15)

Усилитель мощности импульсный
                                         (5.16)

Усилитель мощности импульсный
                                                    (5.17)

Напряжение питания ЕП:      ЕП=UК0+ UЭ+.URK                                                             (5.18)

Усилитель мощности импульсный

После подстановки получаются следующие результаты:

Усилитель мощности импульсный

После подстановки получаются следующие результаты:

Усилитель мощности импульсный
                                           

Усилитель мощности импульсный
.                                                             

Усилитель мощности импульсный
.                               

ЕК=UK0+ URЭ+ URк=5.485+3+5?10-3?203=9.5В;                                            

Усилитель мощности импульсный
 кОм.     

Усилитель мощности импульсный
 кОм.                                        

5.5 Расчёт некорректированного каскада

Электрическая схема некорректированного каскада изображена на рис.(5.5).

Усилитель мощности импульсный
 

     Еп

                                                                  RБ1                                       RК

                                                             a                                                CP

                                            CP

                                                                  RБ2                                       RЭ                       СЭ                  RH

Рисунок 5.5 – Схема некорректированного каскада

Перейдём к однонаправленной модели (см.


рис.5.6). На схеме   GЭКВ = gi + gH.

Усилитель мощности импульсный


Рисунок 5.6 – Однонаправленная модель биполярного транзистора

1) Рассчитаем коэффициент усиления на средних частотах  К0:

К0 = S0 RЭКВ,                                                               (5.19)

где

Усилитель мощности импульсный
;                                                       (5.20)

Усилитель мощности импульсный
Усилитель мощности импульсный
,
Усилитель мощности импульсный
,
Усилитель мощности импульсный
  - параметры схемы замещения Джиаколлето.

После подстановки численных значений, получим

Усилитель мощности импульсный
101 Ом;                                                              

            где RВХ – входное сопротивление выходного каскада

            RВХ =RК=203 Ом

Усилитель мощности импульсный
;                                                

Усилитель мощности импульсный
.                                  

Оценим требуемое  значение  постоянной  времени каскада в области ВЧ (малых времен) для ИУ, предполагая время установления этого каскада:

Усилитель мощности импульсный
с.                                                                                   

Усилитель мощности импульсный
 с.                                      (5.21)

Рассчитаем ожидаемое значение постоянной времени каскада в области верхних частот (малых времен).

Усилитель мощности импульсный
     (5.22)

Если

Усилитель мощности импульсный
,                                                                 (5.23)

то ожидаемые искажения будут не более заданных.

Усилитель мощности импульсный


Видим, что временные и усилительные свойства некорректированного каскада удовлетворяют требованиям к рассчитываемому усилителю, т.е время установления фронта импульса меньше критического значения

Входное сопротивление каскада с эмиттерной коррекцией может быть аппроксимировано параллельной RC-цепью:

Усилитель мощности импульсный
                    (4.50)

6 Расчет входного каскада

6.1 Расчет рабочей точки для резистивного каскада

Координаты рабочей точки находятся по выражениям:

Усилитель мощности импульсный
                                                                (6.1)

Усилитель мощности импульсный
                                                                 (6.2)

Итак, рассчитаем рабочую точку транзистора. Принципиальная  схема резистивного каскада представлена на рис.6.1.

Усилитель мощности импульсный


Рисунок 6.1 - Принципиальная  схема резистивного каскада



Найдём IК0 по формуле (6.1), где в данном случае RЭКВ - сопротивление параллельного соединения сопротивлений RK и RН. Примем RK=RН=436 Ом, тогда

Усилитель мощности импульсный
.                            (6.3)

            Находим ток и напряжение в рабочей точке по формулам (4.2) и (4.3)

Усилитель мощности импульсный
                                                         

Рассчитаем напряжение источника питания. Оно складывается из падениях напряжений на сопротивлении RK и транзисторе (см. рис.4.1):

Усилитель мощности импульсный
,                                  (6.4)

Усилитель мощности импульсный
.                                                        

Выражение (6.4) называется нагрузочной прямой по постоянному току. В пределах этой прямой будет изменяться рабочая точка.

6.2 Выбор транзистора входного каскада

            Выбор транзистора осуществляется по следующим предельным параметрам:

- предельный допустимый ток коллектора    IК МАХ> (1,5…2) UВЫХ МАХ/RH;

- предельно допустимое напряжение коллектор-эмиттер  UКЭ МАХ> (1,5…2)UВЫХ МАХ;

- предельная мощность, рассеиваемая на коллекторе   РК МАХ>РК;

- граничная частота усиления транзистора по току в схеме с ОЭ  ?Т?(3,5…35)/tу.

Этим требованиям удовлетворяет транзистор КТ372А. Основные технические характеристики этого транзистора приводятся ниже.

Электрические параметры:

- граничная частота коэффициента передачи тока в схеме с ОЭ
Усилитель мощности импульсный
1 ГГц;

-постоянная времени цепи обратной связи при
Усилитель мощности импульсный
5 В  
Усилитель мощности импульсный
7,5 пс;

-статический коэффициент передачи тока в схеме с ОЭ 
Усилитель мощности импульсный
35;

-емкость коллекторного перехода при
Усилитель мощности импульсный
5 В CK= 0,65 пФ.

Предельные эксплуатационные данные:

-постоянное напряжение коллектор-эмиттер UКЭ МАХ = 15 В;

-постоянный ток коллектора  IК МАХ = 10 мА;

6.3 Расчёт схемы Джиаколлето

Эквивалентная схема замещения Джиаколлето биполярного транзистора представлена на рис.6.2. Эквивалентные параметры схемы зависят от того, как выбрана рабочая точка транзистора. Рабочая точка нашего транзистора известна, поэтому можем рассчитать параметры схемы по следующим формулам.



Усилитель мощности импульсный


Рисунок 6.2 – Схема Джиаколетто

Сопротивление базы

Усилитель мощности импульсный
,                                                      (6.6)

Итак,                               
Усилитель мощности импульсный
 Ом.                                                     

Проводимость перехода база-эмиттер

Усилитель мощности импульсный
См,                       (6.7)

где  rЭ – сопротивление эмиттерного перехода:

Усилитель мощности импульсный
.                                                    (6.8)

Усилитель мощности импульсный
;                                                                               

Усилитель мощности импульсный
;                                         

Усилитель мощности импульсный
                                                    

Ёмкость эмиттера

Усилитель мощности импульсный
                                                    (6.9)

Усилитель мощности импульсный
.                         

6.4 Расчет цепей питания и термостабилизации

Существует несколько видов схем термостабилизации. Использование этих схем зависит от мощности каскада и требований к термостабильности. В данной работе рассмотрена  эмиттерная термостабилизация: .

            6.4.1 Эмиттерная термостабилизация

Рассмотрим эмиттерную термостабилизацию, схема которой приведена на рисунке (4.7). Метод расчёта и анализа эмиттерной термостабилизации подробно описан в.

При расчёте элементов схемы выбирается падение напряжения Uэ на сопротивлении Rэ (в интервале 2-5В), расчитываются ток делителя Iд, напряжение питания ЕП, сопротивления Rб1, Rб2, RЭ.. Выбрано напряжение Uэ=3В.

Ток базового делителя находится по выражению:

Усилитель мощности импульсный
,                                                                  (6.10)

где

Усилитель мощности импульсный
.                                                                   (6.11)

Усилитель мощности импульсный
 

     Еп

                                                                  RБ1                                       RК

                                                             a                                                CP

                                            CP

                                                                  RБ2                                       RЭ                       СЭ                  RH



Рисунок 6.3 – Схема эмиттерной термостабилизации

Сопротивления Rб1, Rб2, RЭ определяются выражениями:

Усилитель мощности импульсный
                                                                      (6.12)

Усилитель мощности импульсный
                                         (6.13)

Усилитель мощности импульсный
                                                    (6.15)

Напряжение питания ЕП:      ЕП=UК0+ UЭ+.URK                                                             (6.16)

Усилитель мощности импульсный

После подстановки получаются следующие результаты:

Усилитель мощности импульсный
                                                       

Усилитель мощности импульсный
.                                                              

Усилитель мощности импульсный
.                            

ЕК=UK0+ URЭ+ URк=4.821+3+5?10-3?436=10 В;                                

Усилитель мощности импульсный
 кОм.  

Усилитель мощности импульсный
 кОм.                                         

6.5 Расчёт некорректированного каскада

Электрическая схема некорректированного каскада изображена на рис.(4.10).

Усилитель мощности импульсный
 

     Еп

                                                                  RБ1                                       RК

                                                             a                                                CP

                                            CP

                                                                  RБ2                                       RЭ                       СЭ                  RH

Рисунок 6.4 – Схема некорректированного каскада

Перейдём к однонаправленной модели (см. рис.4.11). На схеме   GЭКВ = gi + gH.

Усилитель мощности импульсный


Рисунок 4.11 – Однонаправленная модель биполярного транзистора

Рассчитаем коэффициент усиления на средних частотах  К0:

К0 = S0 RЭКВ,                                                               (6.17)

где

Усилитель мощности импульсный
;                                                       (6.18)

Усилитель мощности импульсный
Усилитель мощности импульсный
,
Усилитель мощности импульсный
,
Усилитель мощности импульсный
  - параметры схемы замещения Джиаколлето.

После подстановки численных значений, получим

Усилитель мощности импульсный
218 Ом;                                                 

            где RВХ – входное сопротивление выходного каскада

            RВХ =RК=436 Ом



Усилитель мощности импульсный
;                                            

Усилитель мощности импульсный
.                                 

Оценим требуемое  значение  постоянной  времени каскада в области ВЧ (малых времен) для ИУ, предполагая время установления этого каскада:

Усилитель мощности импульсный
с.                                                                        

Усилитель мощности импульсный
 с.                                          (6.19)

Рассчитаем ожидаемое значение постоянной времени каскада в области верхних частот (малых времен).

Усилитель мощности импульсный
        (6.20)

Если

Усилитель мощности импульсный
,                                                                 (6.21)

то ожидаемые искажения будут не более заданных.

Усилитель мощности импульсный


Видим, что временные свойства некорректированного каскада удовлетворяют требованиям к рассчитываемому усилителю, т.е. время установления фронта импульса меньше критического значения.

Входное сопротивление каскада с эмиттерной коррекцией может быть аппроксимировано параллельной RC-цепью:

Усилитель мощности импульсный
             (6.27)

6.6 Расчёт искажений, вносимых входной цепью

Схема входной цепи каскада по переменному току приведена на рисунке 4.12, где RГ - внутреннее сопротивление источника сигнала.

Усилитель мощности импульсный


Рисунок 6.7 – Однонаправленная эквивалентная схема

замещения транзистора с учётом входной цепи

Комплексный коэффициент передачи входной цепи в области высоких частот:

Усилитель мощности импульсный
,                                                          (6.28)

где

Усилитель мощности импульсный
 - коэффициент передачи входной цепи в области средних частот;

Усилитель мощности импульсный
 - постоянная времени, учитывающая искажения коэффициента передачи входной цепи в области высоких частот;

Усилитель мощности импульсный
.                                                    (6.29)

Где СВХ, RВХ входное сопротивление и входная емкость каскада

Рассчитаем коэффициент передачи входной цепи в области средних частот:

Усилитель мощности импульсный
.                                        

Оценим требуемое  значение  постоянной  времени каскада в области ВЧ (малых времен) для ИУ, предполагая время установления этого каскада:

Усилитель мощности импульсный
с.                                                                         



Усилитель мощности импульсный
 с.

Рассчитаем ожидаемое значение постоянной времени каскада в области верхних частот (малых времен).

Усилитель мощности импульсный


Если
Усилитель мощности импульсный
,то ожидаемые искажения будут не более заданных.

Усилитель мощности импульсный


Видим, что искажения на высоких частотах, обусловленные входной не велики. Они вписываются в допустимые искажения.

7 Определим номиналы разделительных и блокировочных емкостей

Усилитель мощности импульсный
                                                           (7.1)

Усилитель мощности импульсный
                                          (7.2)

Где ?i – спад плоской вершины импульса, распределенных на разделительных и блокировочных кондесаторах.

Усилитель мощности импульсный


           

7.1 Переходная характеристика

Усилитель мощности импульсный


            Для построения переходной характеристики используется выражение

Усилитель мощности импульсный
                                                                        (7.3)

Где
Усилитель мощности импульсный


Где      tВХ.Ц. – время установления для входной цепи;

            tуi – время установления для i-го каскада;

Усилитель мощности импульсный


Рисунок 7.1 – Переходная характеристика в области малых времен

8 Заключение

Рассчитанный усилитель на нагрузку Rн=50 Ом имеет следующие технические характеристики:

1 Время установления фронта импульса не превышает 40 нс

2 Коэффициент усиления 67.7дБ

3 Амплитуда выходного напряжения Uвых=1,2 В

4 Питание однополярное, Eп=10 В

9 Литература

1) Красько А.С. Проектирование аналоговых электронных устройств - Томск: ТУСУР, 2000.-29с.

2) Мамонкин И.Г. Усилительные устройства. Учебное пособие для вузов - М.: Связь. 1977 г.

3) Полупроводниковые приборы. Транзисторы средней и большой мощности. Справочник / А.А. Зайцев, А.И. Миркин; Под ред. А.В. Голомедова. – М.: Радио и связь,1989 – 640 с.

4) Титов А.А., Бабак Л.И., Черкашин М.В. Расчет межкаскадной согласующей цепи транзисторного полосового усилителя мощности. Электронная техника. Серия СВЧ-техника. Выпуск 1/2000

5) Болтовский Ю.Г. Расчёт цепей термостабилизации электрического режима транзисторов. Методические указания. – Томск: ТИАСУР, 1981 г.

6) Широкополосные радиопередающие устройства /Под ред. О.В. Алексеева. - М.: Связь. 1978.