где  и  соответственно входное сопротивление и входная динамическая емкость входного каскада усилителя.

         Более оптимальным является согласование с помощью введения во входной каскад параллельной ООС по напряжению (рис.5.3).

            Входное сопротивление каскада  с параллельной ООС по напряжению равно:

где  и  - соответственно, коэффициент усиления, эквивалентное сопротивление и сопротивление базового делителя каскада с ОЭ без ООС.

Чаще приходится решать обратную задачу - нахождение  по заданному .

         Коэффициент усиления каскада  с параллельной ООС по напряжению равен:

.

         Выходное сопротивление каскада  с параллельной ООС по напряжению равно:

         Для определения параметров каскада в области ВЧ следует воспользоваться соотношениями для каскада с ОЭ без ООС, принимая во внимание, что при расчете постоянной времени каскада следует учитывать выходное сопротивление каскада с ООС по напряжению, т.е.  и влияние этой ООС на крутизну - .

         Величина разделительной емкости  выбирается из условия

 на , для ИУ ,  - длительность импульса. 

При наличии в каскаде комбинированной  ООС (последовательной по току и параллельной по напряжению) следует в первую очередь определить  и  c учетом влияния последовательной ООС по току, а затем использовать полученные значения в выражениях для параллельной ООС по напряжению.

         Более подробно каскады с  ООС  описаны в [6].

6 РАСЧЕТ УСИЛИТЕЛЯ В ОБЛАСТИ НИЖНИХ ЧАСТОТ

 (БОЛЬШИХ ВРЕМЕН)

         Нижняя граничная частота (либо спад плоской вершины импульса) усилителя определяется влиянием разделительных и блокировочных емкостей.

            Требуемое значение постоянной времени для разделительных и блокировочных цепей усилителя определяется из следующих соотношений:

 (для ШУ),

             (для ИУ),

где   и     -  доля частотных искажений в области НЧ и спада плоской вершины импульса, распределенных на разделительные и блокировочные цепи согласно рекомендациям подраздела 3.2; - длительность импульса.

         Номинал разделительных емкостей можно определить из соотношения:

                                         (6.1)

где  - эквивалентное сопротивление, стоящее слева от разделительного конденсатора ( обычно это  каскада либо  (для ОЭ));

 - эквивалентное сопротивление, стоящее справа от разделительного конденсатора ( обычно это  каскада либо ).

         Номинал блокировочных емкостей в цепях эмиттеров приближенно определяются как:

                                        (6.2)

         При наличии в рассчитываемых каскадах ООС следует в выражениях (6.1) и (6.2) подставлять значения   и  c учетом влияния на них данной ООС.

         Возможно использование фильтрующей цепи для коррекции  спада плоской вершины импульса. При этом рекомендуется брать  ,  подъем вершины импульса (не более 20%) можно определить из соотношения:

При наличии в каскаде НЧ коррекции следует избегать применения коллекторной ( коллекторно-эмиттерной ) схемы термостабилизации из-за возможного снижения эффекта коррекции (вследствие влияния параллельной ООС по напряжению, действующей при этом в каскаде).

7 РАСЧЕТ РЕГУЛИРОВОК УСИЛЕНИЯ

         Обычно техническое задание на проектирование усилителя содержит требование обеспечить регулировку усиления в заданных пределах. Для реализации этого требования применяют схемы плавной и ступенчатой (или обе вместе) регулировок усиления. Наиболее часто в ШУ и ИУ плавная регулировка осуществляется путем введения последовательной ООС по току (рис.7.1).

где D - глубина регулировки, относительные единицы.

Если значение D не задано, то необходимо определить требуемую величину регулировки усиления, исходя из возможного изменения сигнала на входе и необходимого производственного запаса по коэффициенту усиления.

         Для П-образной схемы аттенюатора номиналы элементов определяются из следующих соотношений:

         Номиналы Т-образной схемы аттенюатора определяются следующим образом:

Схема построена на основе одинаковых П-образных звеньев с затуханием в шесть децибел. В зависимости от положения переключателей  данный регулятор обеспечивает затухание от 0 до 18 дБ с шагом 6 дБ.

         Подобный регулятор обычно располагают между источником сигнала и входом усилителя. В связи с тем, что входное и выходное сопротивления данного регулятора не зависят от уровня вносимого затухания, величина частотных и временных искажений, создаваемых входной цепью, также остается постоянной при разных уровнях затухания.

         Другие схемы регуляторов можно посмотреть, например, в [8].

8 НЕКОТОРЫЕ ОБЩИЕ ВОПРОСЫ ПРОЕКТИРОВАНИЯ

         8.1 Выбор номиналов и типов элементов схемы

         После расчета требуемых номиналов элементов схемы следует, руководствуясь справочным материалом, провести выбор типов элементов, учитывая мощность рассеивания для резисторов и рабочее напряжение для конденсаторов. Кроме того, следует уточнить номиналы элементов, согласно стандартному ряду. При этом не следует ориентироваться на ряды, соответствующие малому (1..2%) разбросу элементов, для большинства цепей усилителя приемлем разброс номинала ±10%. Исключение составляют ступенчатые регуляторы и цепи ООС.

         8.2 Расчет результирующих характеристик

         Согласно выражениям (3.1)¸(3.5) по известным характеристикам каскадов рассчитываются результирующие характеристики усилителя. Характеристики каскадов определяются исходя из следующих выражений:

 ,                                       (8.1)

,                                   (8.2)  

.

Если в каскадах присутствует ООС, то следует учесть ее влияние на  и . При расчете результирующих характеристик следует учитывать влияние входной цепи. Используя выражения (8.1), (8.2) для ШУ, строят АЧХ.

         8.3 Оформление пояснительной записки

         Оформление пояснительной записки (ПЗ) представляет собой важный и трудоемкий этап проектирования. Структура ПЗ и правила ее оформления изложены в действующем стандарте предприятия. Приветствуется оформление ПЗ с помощью современных программных средств ПЭВМ (Word, AutoCAD и др.). При написании  ПЗ следует ориентироваться на структуру и оформление данное пособия, прошедшее нормоконтроль на соответствие стандарту предприятия. Необходимо напомнить, что расчетные соотношения записываются в следующей последовательности: формула (символьное выражение)     численное выражение    результат. С примерами оформления курсовых проектов можно ознакомиться в кабинете курсового и дипломного проектирования кафедры.

9 ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Описанная методика расчета позволяет проводить эскизный расчет ШУ диапазона ВЧ и ИУ с временем установления фронта импульса порядка десятков наносекунд, работающих в низкоомном тракте передачи и выполненных на биполярных транзисторах. Полученные в результате расчета результирующие характеристики могут быть уточнены путем машинного моделирования с помощью одного из схемотехнических пакетов (Electronics Workbench [9], PSpice и др.).

 Список использованных источников

1 Мамонкин И.Г. Усилительные устройства.-М.: Связь, 1977.-360 с. : ил.

2 Шарыгина Л.И. Усилительные устройства –Томск: Изд-во Томск. гос.                          ун-та,1976. – 413с.: ил.

3 Полупроводниковые приборы: Транзисторы./В.Л.Аронов и др.; под общ. ред. Н. Н. Горюнова.-М.: Энергоатомиздат, 1985.-904с., ил.

4 Колесов И.А. Стабилизация режима биполярных транзисторов: Методические указания для студентов специальностей 200700, 201600. – Томск:  ТУСУР, 1999. -30с. .: ил.

5 Жаркой А.Г. Расчет нелинейных искажений гармонических сигналов в транзисторных усилителях: Методические указания для студентов специальностей 200700, 201600. – Томск: ТИАСУР, 1987. – 54с. .: ил.       

6 Зелингер Дж. Основы матричного анализа и синтеза. – М.: Советское радио, 1970. -  240 с. : ил.

7 Панин Н.М. Переменные аттенюаторы и их применение. – М.: Энергия, 1971. – 40 с. : ил.

8 Игнатов А.Н. Микроэлектронные устройства связи и радиовещания. – Томск: Радио и связь, Томское отделение, 1990. – 400 с. : ил.

9 Шарыгина Л.И. Аналоговые и электронные устройства: Руководство к лабораторным работам для студентов специальностей 200700, 201600. – Томск: ТУСУР,1998. – 48 с.: ил.

Страницы: 1, 2, 3, 4