Відеопідсилювач
Зазвичай, підсилювальні устрою є многокаскадными, оскільки з допомогою одного каскаду звичайно вдається забезпечити необхідне посилення. Основне посилення за напругою забезпечується в каскадах попереднього посилення. У тому числі зазвичай виділяють вхідний каскад, схема якої від вимог щодо сполученню з джерелом сигналу, допустимому дрейфу нуля тощо. Специфікою вихідного каскаду є забезпечення… Читати ще >
Відеопідсилювач (реферат, курсова, диплом, контрольна)
Задание.
Розробити принципову схему і розрахувати видеоусилитель з такими характеристиками:
— коефіцієнт посилення за напругою ;
— тривалість імпульсу мкс;
— відносний відкол вершини імпульсу — трохи більше ;
— відносна тривалість фронту — трохи більше ;
— опір навантаження підсилювача кОм;
— ємність навантаження підсилювача — пФ.
Підсилювач — цей прилад, збільшує потужність сигналу. Збільшення потужності відбувається поза рахунок перетворення джерела харчування в сигнал на заданої частоті. Функцію перетворювача виконує активний прилад, керований вхідним сигналом. Отже, в підсилювачі щодо малопотужний вхідний сигнал управляє передачею великої потужності на частоті сигналу джерела харчування на додачу, причому вихідний сигнал є неперервним функцією вхідного. Сам механізм перетворення джерела харчування в енергію сигналу залежить від фізичного природи активного прибора.
Існує велика кількість різних видів підсилювачів по активному приладу, зокрема: на трьох активних полюсных приладах, на активних двухполюсных приладах, підсилювачі на ЛБВ і ВИЛОВ. Залежно від виду усиливаемого сигналу розрізняють підсилювачі безперервних і імпульсних сигналів. Підсилювачі імпульсів, які мають високочастотного заповнення (видеоимпульсов), зазвичай ставляться до відео підсилювачам, чи, точніше кажучи до відео імпульсним підсилювачам. Посилення низькочастотних безперервних і імпульсних (як у нашому разі) сигналів здійснюється апериодическими імпульсними усилителями.
Будемо розглядати апериодический підсилювач з емкостной зв’язком на трьох активному полюсном приладі. Основним властивістю апериодического підсилювача є яскраво виражених резонансних явищ. Навантаженням цього підсилювача, зазвичай, є резистор. Розрахунки підсилюючих пристроїв, зазвичай, виконуються покаскадно з подальшим перебуванням параметрів многокаскадных підсилювачів. Ефективність посилення можна оцінити за величиною коефіцієнта посилення. Розрізняють коефіцієнти посилення за напругою, току і. Основним, зазвичай, вважається коефіцієнт посилення за напругою:, який далі іменуватися просто коефіцієнтом посилення без індексу «U». Коефіцієнти посилення є комплексними величинами. Модуль коефіцієнта посилення визначає співвідношення вхідний і вихідний амплітуд, на даної частоте.
Як принципової схеми підсилювача виберемо схему, що складається з N каскадів на однотипних, активних приладах з параметрами. У разі загальний коефіцієнт посилення перебуватиме як твір коефіцієнтів посилення кожного з каскадов.
Виберемо схему включення активного прибора:
1. Схема включення із загальною базою (ПРО) має порівняно малим, вхідним та очі великою вихідним опором, однак має малу залежність параметрів від температури і більше рівномірну частотну характеристику. У схемою з ПРО досягаються максимальні значення коллекторного напруги, це важливо під час використання потужних транзисторов.
2. Схема включення із загальним эмиттером (ОЕ) має найбільшу посиленням за проектною потужністю, що зменшує кількість каскадів у схемі, але нерівномірна частотна характеристика, велика залежність параметрів від температури і менше максимальне коллекторное напруга знижують переваги цієї схеми. Вхідні і вихідні опору підсилювача на транзисторах, включених в схему з ОЕ відрізняються менше, ніж у схемою з ПРО, що полегшує побудова многокаскадных усилителей.
3. Схема включення із загальним колектором (ОК) має великим вхідним і «малим вихідним опором. Це властивість застосовується в согласующих каскадах (эмиттерный повторювач). Частотна характеристика схожа з частотною характеристикою включення з ОЭ.
Як очевидно з наведених вище характеристик різних включень, схема з ОЕ за більшістю показників займає проміжне становище між схемами ПРО і ОК. У той самий час вона має максимальним посиленням за проектною потужністю і зручніша використання в багато каскадних підсилювачах. Саме з цього вона її вважають найбільш универсальной.
Відповідно до вищесказаного, як схеми включення нашого активного приладу використовуватимемо схему із загальним эмиттером.
Активними основними приладами сучасних підсилюючих пристроїв є біполярні і польові транзистори. Як активного приладу використовуватимемо біполярний транзистор.
Розрахунок многокаскадного усилителя.
Зазвичай, підсилювальні устрою є многокаскадными, оскільки з допомогою одного каскаду звичайно вдається забезпечити необхідне посилення. Основне посилення за напругою забезпечується в каскадах попереднього посилення. У тому числі зазвичай виділяють вхідний каскад, схема якої від вимог щодо сполученню з джерелом сигналу, допустимому дрейфу нуля тощо. Специфікою вихідного каскаду є забезпечення заданої потужності чи амплітуди вихідного сигналу, обмеження з допустимому рівню спотворень, робота на низкоомную навантаження тощо. Предоконечный каскад також специфічні особливості, пов’язані з вимогою роботи вихідного каскаду, наприклад, з вимогою забезпечити з його вході значну потужність сигнала.
При побудові широкосмугових підсилювачів на біполярних транзисторах основну увагу приділяють їх частотним властивостями, що дозволяє при заданому коефіцієнті посилення одного каскаду у сфері середніх частот забезпечити необхідну верхню граничную частоту, отже, і його площа підсилювача одного каскада.
. (1.1).
Якщо многокаскадный підсилювач з верхньої граничной частотою містить однакових каскадів, а спотворення на верхніх частотах розподілені між каскадами рівномірно, то зв’язок між і встановлюється соотношением.
(1.2).
де — функція, враховує зменшення зі зростанням числа каскадов.
Якщо окремі однотипні каскади розв’язані між собою по постійному току, що зумовлює спотворення у сфері нижніх частот, то нижня гранична частота одного каскаду пов’язані з всього підсилювача соотношением.
. (1.3).
Загальний коефіцієнт посилення N-каскадного підсилювача з урахуванням (1.1) і (1.2).
. (1.4).
Максимальна площа посилення диференціального каскаду чи каскаду із загальним эмиттером на біполярному транзисторі можна оцінити по формуле.
(1.5).
де високочастотний параметр визначається паспортними параметрами транзистора.
Якщо задано і, то, використовуючи вираз (1.4) і орієнтуючись на максимальну площа підсилювача, можна оцінити необхідну кількість каскадів підсилювача, підібравши, що задовольнить условию:
. (1.6).
Півтора кратний запас щодо посилення враховує, зокрема, втрати сигналу у вхідний ланцюга підсилювача. Коефіцієнт слід брати — для найпростіших резистивных каскадів; - для випадку застосування під всіх каскадах високочастотної корекції. Останнє дозволяє послабити вимоги до частотним властивостями транзистора й забезпечити необхідний коефіцієнт посилення і задану смугу пропускання меншою кількістю каскадов.
У імпульсних підсилювачах основну увагу приділяється перехідним спотворень, зокрема, часу встановлення підсилювача. Для підсилювача з однотипних каскадів пов’язані з потрібним часом встановлення кожного з каскадів соотношением.
. (1.7).
Формула (1.7) справедлива, якщо величина відносного викиду однією каскад вбирається у критичного .
Оскільки підсилювач зазвичай містить чи кілька однакових попередніх каскадів, і навіть вихідний каскад і вхідну ланцюг з часом встановлення відповідно і, те спільне час встановлення .
Величина загального відносного скалывания і часу запізнювання N-каскадного підсилювача визначається відповідними параметрами кожного каскаду і оцінюється по формуле.
;. (1.8).
Розрахунок апериодических і імпульсних усилителей.
Посилення низькочастотних і імпульсних сигналів здійснюється апериодическими підсилювачами. Типова схема двухкаскадного резистивного підсилювача представлена на Малюнок 1.
Малюнок 1.
Елементи усилительного каскаду виконують такі функции:
—, , забезпечують обраний становище робочої точки (РТ) і температурну стабілізацію транзистора;
—, здійснюють розв’язку каскаду буде в діапазоні усиливаемых частот і підвищують стійкість роботи усилителя;
— поділяє підсилювальні каскади по постійному току;
— є коллекторной навантаженням транзистора;
— усуває негативний зворотний зв’язок по перемінному току;
— провідність потребителя.
За умов слабких сигналів, коли вихідний напруга значно коротші напруги, вважатимуться, що каскад працює у лінійному режимі. І тут розрахунок підсилювача зводиться до следующему.
Вихідними для оконечных підсилюючих каскадів безперервних сигналів є: — коефіцієнт посилення; і - верхня і нижня граничні частоти; і - рівень лінійних спотворень на частотах і; і - провідність й відвертий спротив споживача; - вихідний напряжение.
Розрахунок виробляється у наступній последовательности.
1. Вибирають тип біполярного транзистора, що дозволяє реалізувати необхідний коефіцієнт посилення і смугу пропускання при заданих частотних искажениях:
(2.1).
де, .
Визначають параметри транзистора, ,, ,, і на середньої частоті усиления.
2. Знаходять навантажувальну коллекторную провідність задля забезпечення заданого посилення і шпальти пропускания:
(2.2).
(2.3).
. (2.4).
3. Обчислюють вхідну провідність і ємність усилительного каскада.
(2.5).
(2.6).
4. Роздільну ємність визначають по заданим спотворень на нижньої граничной частоте:
(2.7).
де .
5. І, насамкінець знаходять ємність :
. (2.8).
При розрахунку підсилювачів імпульсних сигналів з тривалістю задаються зазвичай часом встановлення фронту імпульсу та її скалыванием. І тут елементи схеми і перебувають з співвідношень (2.3) і (2.7):
(2.9).
. (2.10).
Особливість розрахунку проміжних каскадів у тому, що й споживачем є наступний підсилювач, вхідні провідність і ємність котрого зберігаються з допомогою висловів (2.5) і (2.6).
За позитивного рішення низки завдань виникла потреба посилювати сигнали у широкій смузі частот, і, якщо смуга пропускання звичайного апериодического підсилювача виявляється недостатньою, її намагаються розширити, використовуючи ВЧі НЧ-коррекции. Частотна корекція зазвичай здійснюється однією з двох методов:
1. введенням у ланцюг коллекторной (стоковой) навантаження частотно-зависимых елементів (L-коррекция у сфері ВЧ і ланцюжок — у сфері НЧ);
2. використанням частотно-зависимой негативною зворотний зв’язок (ООС) (эмиттерная корекція у сфері ВЧ).
Розрахунок «Y «-параметрів транзистора.
Основними активними приладами підсилюючих пристроїв радіочастотного діапазону є біполярні і польові транзистори. Розрахунок характеристик підсилювачів помірковано високих частот зручно проводити по Y-параметрам транзисторів, певним для обраної робочої точки (РТ) по постійному струм і схеми включення (ОЕ, ПРО, ОК, ОИ, ОЗ, ОС).
У інженерній практиці широко використовується фізична еквівалентна схема біполярного транзистора, представлена на Малюнок 2, що досить точно відбиває його властивості в частотному діапазоні до, де — гранична частота посилення струму бази на схемою із загальним эмиттером (ОЭ).
Малюнок 2.
Розраховують елементи еквівалентній схеми і Y-параметры біполярного транзистора по довідковим даним, де для типового режиму роботи (заданої РТ) зазвичай наводяться такі електричні параметры:
— - постійна напруга коллектор-эмиттер;
— - постійний струм коллектора;
— - статичний коефіцієнт посилення струму бази на схемою з ОЭ.
— - модуль коефіцієнта посилення струму бази на частоті чи .
— - стала часу ланцюга зворотний зв’язок, де — технологічний параметр, лежить у межах 3…4 для мезатранзисторов і 4…10 для планарных;
— - ємність коллекторного перехода.
Елементи еквівалентній схеми визначається за допомогою наступних соотношений.
Диференціальний опір эмиттерного переходу :
. (3.1).
Параметр, що характеризує активність транзисторов:
.
Опір розтікання бази :
. (3.2).
Диференціальний опір эмиттерного переходу :
. (3.3).
Ємність эмиттерного переходу :
. (3.4).
Власна стала часу транзистора :
. (3.5).
Для зручності часто користуються розрахунками активних і реактивних складових проводимостей по формулам, максимально використовує дані транзисторів. У цьому попередньо обчислюють вхідний опір у схемі ПРО на низькою частоте:
(3.6).
і граничную частоту по крутизне.
. (3.7).
Вводячи позначення і, розрахунок Y-параметров ведуть за такими формулам:
; (3.8).
; (3.9).
; (3.10).
; (3.11).
; (3.12).
; (3.13).
; (3.14).
. (3.15).
Високочастотна эмиттерная коррекция.
У окремих випадках використання індуктивної корекції виявляється незручним. Так було в частковості, при микросхемном виконанні підсилювача важко реалізовувати коригувальну котушку. І тут доцільно скористатися схемою з частотно-зависимой ООС (Малюнок 3).
Малюнок 3.
У цій схемі роль частотно-зависимой ланцюга виконують елементи і. Розмір ємності зазвичай вибирається в такий спосіб, щоб у діапазоні НЧ і СЧ вона мало шунтировала резистор. За рахунок на НЧ і СЧ утворюється ООС по току. У сфері ВЧ шляхом зменшення опору ланцюга, дію ООС слабшає, що зумовлює підйому посилення на ВЧ.
Модуль коефіцієнта передачі схеми Малюнок 3 у сфері ВЧ описується выражением:
(4.1).
де — стала часу у області ВЧ каскаду без корекції; - стала часу ланцюга эмиттерной коррекции:
; (4.2).
— глибина ООС:
.
Для отримання максимально широкої та плоскої АЧХ при постійну часу ланцюга корекції необхідно вибирати з условия:
. (4.3).
У цьому верхня гранична частота:
. (4.4).
З висловів (4.2) і (4.4) слід, що розширення смуги пропускання здійснюється рахунок зменшення коефіцієнта посилення. Це означає, що загальна площа посилення каскаду з эмиттерной корекцією залишається постоянной.
Розрахунок схеми виробляється наступним образом.
1. Задають значення коефіцієнта посилення і частота, які повинні гарантувати розраховуваний каскад, параметри навантаження, і параметри транзистора, , .
2. Визначають еквівалентну ємність :
.
3. Розраховують необхідне значення глибини ООС:
. (4.5).
4. Знаходять необхідне значення коллекторного сопротивления:
(4.6).
5. Розраховують елементи ланцюга коррекции:
; (4.7).
. (4.8).
6. Опір, шунтируемое ємністю великого номіналу, вибирається в такий спосіб, щоб сумарне опір було одно опору рассчитываемому з вимог термостабилизации робочої точки.
Низькочастотна корекція ланцюжком.
Здійснити корекцію АЧХ у сфері НЧ можна шляхом відповідного вибору елементів фільтра, (див. Малюнок 1). Ємність конденсатора вибирається в такий спосіб, що він шунтировал лише у сферах СЧ і ВЧ. У сфері НЧ шунтирующее дію конденсатора зменшується, що зумовлює зростанню опору коллекторной кайдани й посадили зменшенню нижньої граничной частоти каскада.
З урахуванням впливу ланцюга, коефіцієнт передачі у області НЧ описується выражением.
(5.1).
де — стала часу фільтра; - стала часу у області НЧ каскаду без коррекции:
. (5.2).
Максимальне розширення смуги пропускання у сфері НЧ характеризується виборі з условия:
. (5.3).
І тут нижня гранична частота зменшується в раз:
. (5.4).
Розрахунок каскаду з НЧ корекцією ведуть у такий последовательности.
1. Задаються необхідними значеннями коефіцієнта посилення та нижньої граничной частоти, крутістю транзистора, ємністю розподільного конденсатора і опором навантаження .
2. Визначають, в разі потреби, значення коллекторного опору.
3. Згідно з (5.2) визначають постійну часу каскаду без коррекции.
4. Знаходять необхідних здійснення корекції значення і :
; (5.5).
. (5.6).
Підсилювач з НЧ-коррекцией дозволяє поліпшити відтворення пласкою вершини імпульсу. При оптимальному виборі параметрів фільтра, відколу вершини зменшується в раз.
Вибір і стабілізація режимів роботи підсилюючих каскадів на транзисторах.
Режим роботи усилительного каскаду по постійному току визначається вихідним становище робочої точки (РТ) активного елемента. Це становище поставив у біполярному транзисторі (БТ) струмом колектора і напругою коллектор-эмиттер .
Вибір РТ активного приладу в підсилювачах великих сигналів (коли і) роблять за статистичним вольтамперным характеристикам (ВАХ) приладу, орієнтуючись отримання необхідного посилення і допустимих нелінійних спотворень усилительного сигналу. При виборі РТ активного приладу в підсилювачах малих сигналів (і) можна поступово переорієнтовуватися під такі рекомендації [3].
Значення струму і напруження вибирають, головним чином заради отримання певних підсилюючих параметрів, забезпечення економічного споживання енергії джерела харчування і загальну стабільність режиму роботи. Збільшення покращує підсилювальні властивості транзистора, та заодно ростуть вхідні і прохідна провідність усилительного приладу, і навіть енергоспоживання каскаду. Великі значення бажані з погляду зменшення впливу дестабілізуючих чинників. Слід виконувати умови, де — некерований струм переходу коллектор-база. Якщо до підсилювачу не пред’являється спеціальних вимог, то зазвичай вибирають мА.
Збільшення покращує частотні властивості каскаду, бо за цьому зменшуються ємністьпереходів й у першу чергу, прохідні ємності. Але у великому, що наближається до гранично допустимим, зростає можливість пробоюпереходів. Малі величини напруг небажані через втрату транзистором підсилюючих властивостей і зростання нелінійних спотворень, вхідний, вихідний і прохідній проводимостей. Рекомендується брати В.
Становище робочої точки, отже, і параметри напівпровідникових приладів, значною мірою залежить від температури довкілля. Зміни вихідного становища робочої точки оцінюють коефіцієнтом нестабільності струму колектора в заданому діапазоні температур. Вважається прийнятним, якщо .
У біполярних транзисторах струму колектора пов’язані зі змінами некерованого струму переходу коллектор-база, зі зсувом вхідних характеристик транзистора і з залежності від температури коефіцієнта передачі струму у схемі із загальною базою (чи схемою із загальним эмиттером).
Величини і визначаються такими співвідношеннями [4]:
; (6.1).
(6.2).
де — довідкове значення некерованого струму переходу коллектор-база при певної температурі (зазвичай, а то й вказується інша,); - коефіцієнт, залежить від матеріалу транзистора (для германію, для кремнію);, , де — верхня, — нижня кордону заданого температурного діапазону; - коефіцієнт температурного зсуву вхідних характеристик. Значення визначаються з допомогою наведених у довідниках залежностей коефіцієнта від температуры.
Температурна стабілізація РТ активного приладу в усилительном каскаді забезпечується глибокої зворотної зв’язком по постійному току чи застосуванням спеціальних термокомпенсирующих елементів. Найбільшого поширення набула отримали методи температурної стабілізації, засновані на використанні негативних зворотного зв’язку, бо за цьому водночас досягається зменшення чутливості каскадів до технологічного розкиду параметрів транзисторов.
Малюнок 4.
Для встановлення і стабілізації режиму роботи з постійному току підсилюючих каскадів на дискретних біполярних транзисторах найбільшого поширення отримала схема, наведена на Малюнок 4. Резистор забезпечує негативний зворотний зв’язок по току і є для стабілізації вихідного струму. Дільник напруги джерела харчування, освічений резисторами і створює необхідне напруга з урахуванням транзистора. Різниця потенціалів бази й эмиттера (останній визначається падінням напруги на) визначає усунення на вхідному переході транзистора, задаючи його РТ. Робота схеми стабілізації ось у чому. При зростанні температури струм эмиттера зростає, відповідно збільшується падіння напруги на резисторе, тобто. збільшується потенціал эмиттера. Оскільки потенціал бази вище потенціалу эмиттера, усунення переходу база-эмиттер зменшується, транзистор подзакрывается і цього збільшення і струму колектора виявляється значно коротші, чим він було в відсутність зворотний зв’язок. Аналогічно схема працює і за зменшенні температури, лише всі збільшення мають зворотний знак. Ємність, включена паралельно, забезпечує замикання перемінної складової струму эмиттера на грішну землю, минаючи, і тим самим запобігає виникнення негативною зворотний зв’язок по перемінному току, зменшує посилення каскада.
Розрахунок каскаду звичайно починаються з вибору транзистора та її робочої точки, з вимог до електричним показниками каскаду. Знаючи можливий перепад температури і параметри транзистора, визначають значення дестабілізуючих чинників, ,. Потім, знаючи вимоги до стабільності чи, поставивши ними, розраховують параметри допоміжних ланцюгів каскаду. Передбачається, і цим було проведено розрахунок каскаду на перемінному токе.
Для розрахунку значення опору, забезпечує необхідну глибину зворотний зв’язок у схемі Малюнок 4, треба зазначити температурну залежність. Але вона рідко наводиться в довідниках. Вихід із ситуації у цьому, що, як свідчить практичного досвіду, инвариантность усилительного каскаду на БТ до змін характеризується виборі напруги на эмиттере з умови. Це дозволяє розрахувати мінімальне значення напруги харчування і побачити величину .
Розрахунок проходить за наступним формулам:
(6.3).
де — опір по постійному току у ланцюги коллекторного струму з відрахуванням. — опір фільтра по ланцюга харчування (див. Низькочастотна корекція цепочкой.).
Отримане з (6.3) значення орієнтовний, його треба уточнити, з заданого чи взявши стандартне значення. Це зажадає уточнення значення, може бути зроблено за такою формуле:
. (6.4).
Тогда.
. (6.5).
Глибока негативна зворотний по постійному току практично усуває температурну нестабільність каскаду зміну. Вплив двох решти дестабілізуючих чинників, як свідчить аналіз, залежить від величини опору, отже, від струму дільника напруги. Причому збільшення веде до їх зниження впливу усунення вхідних характеристик, а зменшення — призводить до зниження впливу змін некерованого струму переходу коллектор-база. Струм базового дільника (див. Малюнок 4), який би необхідну стабільність каскаду, може бути знайдений за такою формуле:
. (6.6).
Для хорошою фіксації потенціалу бази бажано забезпечувати .
У (6.6) знаменник може й негативним, що свідчить про недосяжність необхідної стабільності при заданих умовах. Тоді слід збільшити, перелічивши у своїй і .
Опору і розраховуються наступним образом:
; (6.7).
(6.8).
де , — становище РТ на вхідний ВАХ транзистора.
За необхідності можна взяти для кремнієвого транзисторів, а оцінити за такою формулою. При виборі треба враховувати, що його знижує економічність каскаду зменшує вхідний опір. Тому бажана, щоб виконувалося умова, де — вхідні провідність транзистора у робітничій точке.
Одержуваний абсолютна нестабільність струму колектора можна оцінити за такою формуле:
(6.9).
де — опір току розтікання бази транзистора.
Расчет.
Малюнок 5.
Усі і обчислення проводилися на ЕОМ, тому під час вирішення нерівностей вибиралися значення з умыслом.
Розрахуємо необхідну смугу пропускання підсилювача на формування даного импульса.
Час фронту (встановлення) і верхня гранична частота апериодического підсилювача пов’язані між собою співвідношенням, звідси получаем:
[Гц].
А нижня гранична частота пов’язана з відколом вираженням, звідси получим:
[Гц].
Цілком ймовірно, що транзистор потрібен ВЧ, тому візьмемо транзистор з цими характеристиками (див. Таблиця 1):
Таблиця 1.
Тип транзистора Технологія виготовлення, У, мАЛО, мкА, МГц, пФ, У, пс.
КТ399А эп. пл. 1 40 1 5 0,5 — 2600 1,03 5 4.
Розрахунок необхідної кількості каскадов.
Опір розтікання бази (3.2) при технологічному параметрі :
[Ом].
Високочастотний параметр:
Максимальну площа посилення диференціального каскаду оцінимо по (1.5):
.
— функція, враховує зменшення зі зростанням числа каскадів, візьмемо .
.
Визначимо орієнтовний число каскадів підсилювача по (1.6), при — для випадку з високочастотної коррекцией:
.
Відповідно до вираженню (1.2) верхня гранична частота кожного каскада:
[Гц].
Відповідно до вираженню (1.3) нижня гранична частота кожного каскада:
[Гц].
Коефіцієнт посилення кожного каскаду (1.4) і необхідна площа посилення (1.1):
.
Розрахунок кінцевого усилительного каскада.
Вихідні данные:
1. Коефіцієнт посилення ;
2. Верхня і нижня граничні частоти гц, Гц;
3. Рівень лінійних спотворень на частотах і - і рівні ;
4. Опір споживача Ом.
Вкотре перевіряємо обраний транзистор на придатність, реалізувати необхідний коефіцієнт посилення і смугу пропускання при запанных частотних викривлення, за нерівністю (2.1):
За словами (3.1) визначимо диференціальний опір эмиттерного переходу, причому :
[Ом].
Диференціальний опір эмиттерного переходу (3.3):
[Ом].
Ємність эмиттерного переходу (3.4):
[Ф].
Власна стала часу транзистора (3.5):
[с].
Визначають параметри транзистора, ,, ,, і на середньої частоті посилення, хоча правильніше буде розрахувати верхній частоті Гц.
Розрахунок Y-параметров.
Вхідний опір у схемі ПРО на низькою частоті (3.6):
[Ом],.
гранична частота по крутизну (3.7):
[Гц],.
і ,.
Нині ж і держава сама Y-параметры (3.8) — (3.15):
[См],.
[См],.
[Ф];
[См],.
[См],.
[Ф];
[См],.
[См],.
[А/В];
Причому, тоді.
[А/В].
[См],.
[См],.
[Ф].
Оцінимо навантажувальну коллекторную провідність задля забезпечення заданого посилення і шпальти пропускання (2.2) — (2.4):
[См],.
[См],.
.
.
Вхідні провідність (2.5) і ємність (2.6) усилительного каскада.
[См],.
[Ф].
Розрахуємо высокочастотную эмиттерную коррекцию.
Визначаємо еквівалентну ємність, нехай монтажна ємність дорівнює [пФ]:
[Ф].
Розрахуємо необхідне значення глибини ООС (4.5):
.
Знаходимо необхідне значення коллекторного опору (4.6):
[Ом].
Розрахуємо елементи ланцюга корекції (4.7) — (4.8):
[Ом];
[Ф].
Роздільну ємність (2.7) визначимо по заданим спотворень на нижньої граничной частоте:
.
[Ф].
Нехай розділова ємність дорівнюватиме [Ф].
Низкочастотна корекція ланцюжком.
Згідно з (5.2) визначаємо постійну часу каскаду без коррекции:
[с].
Знаходимо необхідних здійснення корекції значення і (5.5) — (5.6), при кілька меншою заданого, нехай [с-1]:
[Ом];
[Ф].
Стабілізація режиму роботи усилительного каскада.
Вихідні данные:
— середня температура 0С;
— коефіцієнт ;
— верхня межа заданого температурного діапазону 0С;
— нижню межу заданого температурного діапазону 0С;
— коефіцієнт температурного зсуву вхідних характеристик В/град.
0С,.
0С.
Визначимо такі величини (6.1) і (6.2):
[А];
[В].
Розрахуємо мінімальне значення напруги харчування (6.3):
Опір по постійному току у подальшому ланцюгу коллекторного струму з відрахуванням.
[Ом],.
[В].
Тепер, уточнимо значення джерела харчування. Нехай [В].
До того ж уточнимо значення (6.4):
[В].
Визначимо величину (6.5):
[Ом].
Струм базового дільника (6.6):
[А].
Оцінимо як [А].
На виконання умови, нехай [А].
Розрахуємо опору (6.7) і (6.8), узявши :
[Ом];
[Ом].
Перевіримо виконання умова :
[Ом],.
[Ом],.
відповідно .
Оцінимо абсолютну нестабільність струму колектора (6.9):
[А],.
Коефіцієнт нестабільності струму колектора отримуємо таким:
.
що ні більш обумовленого 0,1.
Визначимо опір, описане розділ високочастотної коррекции:
[Ом].
Оцінимо ємність (2.8):
[Ф].
Оцінимо потреба у эмиттерном повторителе між оконечным каскадом і навантаженням, вираженням (2.2), при верхньої частоті Гц:
.
Цілком ймовірно, що нерівність вірно, отже, согласовывающий каскад годі й ставить.
Розрахунок предоконечных підсилюючих каскадов.
Вихідні дані самі, що у кінцевого каскаду, кроме:
[Ом] і [Ф].
Y-параметры залишаються теж самі, оскільки транзистор беремо хоча б КТ399А.
Оцінимо навантажувальну коллекторную провідність задля забезпечення заданого посилення і шпальти пропускання (2.2) — (2.4):
[См],.
[См],.
.
.
Вхідні провідність і ємність усилительного каскаду залишаються таку ж, як й у кінцевого каскада.
Розрахуємо высокочастотную эмиттерную коррекцию.
Визначаємо еквівалентну ємність, нехай монтажна ємність дорівнює [пФ]:
[Ф].
Розрахуємо необхідне значення глибини ООС (4.5):
.
Знаходимо необхідне значення коллекторного опору (4.6):
[Ом].
Розрахуємо елементи ланцюга корекції (4.7) — (4.8):
[Ом];
[Ф].
Роздільну ємність (2.7) визначимо по заданим спотворень на нижньої граничной частоте:
.
[Ф].
Нехай розділова ємність дорівнюватиме [Ф].
Низкочастотна корекція ланцюжком.
Згідно з (5.2) визначаємо постійну часу каскаду без коррекции:
[с].
Знаходимо необхідних здійснення корекції значення і (5.5) — (5.6), при кілька меншою заданого, нехай [с-1]:
[Ом];
[Ф].
Стабілізація режиму роботи усилительного каскада.
Вихідні дані самі, що у кінцевого каскада.
Розрахуємо мінімальне значення напруги харчування (6.3):
Опір по постійному току у ланцюзі коллекторного струму з відрахуванням.
[Ом],.
[В].
Тепер, уточнимо значення джерела харчування. Нехай [В].
До того ж уточнимо значення (6.4):
[В].
Визначимо величину (6.5):
[Ом].
Струм базового дільника (6.6):
[А].
Оцінимо як [А].
На виконання умови, нехай [А].
Розрахуємо опору (6.7) і (6.8), узявши :
[Ом];
[Ом].
Перевіримо виконання умова :
[Ом],.
[Ом],.
відповідно .
Оцінимо абсолютну нестабільність струму колектора (6.9):
[А],.
Коефіцієнт нестабільності струму колектора отримуємо таким:
.
що ні більш обумовленого 0,1.
Визначимо опір, описане розділ високочастотної коррекции:
[Ом].
Оцінимо ємність (2.8):
[Ф].
Оцінимо потреба у эмиттерном повторителе між оконечным каскадом і навантаженням, вираженням (2.2), при верхньої частоті Гц:
.
Цілком ймовірно, що нерівність вірно, отже, согласовывающий каскад годі й ставить.
Експлуатаційні данные.
— Джерело харчування на 9 В;
— Верхня кордон температурного діапазону 0С;
— Нижню межу температурного діапазону 0С;
— Вхідний сигнал трохи більше 5 мВ.
— Інші характеристики відповідають ТЗ.
Видеоусилитель. Принципова схема.
Перелік элементов.
Поз. Позначення Найменування Паля. Примечание.
Конденсатори.
ТУ.
C1, C5, C9, К10−17Б-Н50−0,1мкФ ?5% 5.
C13, C17.
C2, C6, К50−29−25В-10мкФ-В ?5% 4.
C10, C14.
C3, C7, К10−17Б-Н47−100пФ-В ?5% 4.
C11, C15.
C4, C8, К50−29−16В-47мкФ-В ?5% 4.
C12, C16.
C18 К50−29−16В-22мкФ-В ?5% 1.
C19 К10−17Б-Н1500−220пФ ?5% 1.
C20 К50−29−16В-47мкФ-В ?5% 1.
C21 К10−17Б-Н50−0,1мкФ ?5% 1.
Резисторы.
ТУ.
R1, R7, С2−23−0,062−750 Ом ?5% 4.
R13, R19.
R2, R8, С2−23−0,062−13 кОм ?5% 4.
R14, R20.
R3, R9, С2−33−0,125−1,2 Ом ?5% 4.
R15, R21.
R4, R10, С2−33−0,125−51 Ом ?5% 4.
R16, R22.
R5, R11, С2−33−0,125−8,2 Ом ?5% 4.
R17, R23.
R6, R12, С2−23−0,062−1,5 кОм ?5% 4.
R18, R24.
R25 С2−23−0,062−560 Ом ?5% 1.
R26 С2−23−0,062−13 кОм ?5% 1.
R27 С5−14В-0,125−0,51 Ом ?1% 1.
R28 С2−33−0,125−24 Ом ?5% 1.
R29 С2−33−0,125−2,5 Ом ?5% 1.
R30 С2−23−0,062−1,5 кОм ?5% 1.
Транзистори.
VT1? VT5 КТ339А 5.
1. «Розрахунок підсилюючих пристроїв ». Навчальний посібник до практичним занять / Під редакцією Ю. Т. Давидова. — М.: МАІ, 1993.
2. «Підсилювачі, радіоприймальні устрою ». Навчальний посібник до лабораторним роботам / Під редакцією проф. А. З. Протопопова. — М.: МАІ, 1996.
3. Проектування підсилюючих пристроїв / Під редакцією М. У. Терпугова. — М.: Вищу школу, 1982.
4. Мамонкин І. Р. Підсилювальні устрою. — М.: Радіо і зв’язок, 1989.
1 Эпитаксиально-планарная технология.