Курсовая работа: Проектирование аналоговых устройств
где
 М -результирующий коэффициент
частотных искажений в области ВЧ, дБ;
М - коэффициент
частотных искажений i-го каскада, дБ.
Суммирование
в выражении (3.2) производится (n+1) раз из-за необходимости учета влияния
входной цепи, образованной R ,R и С (см.рис.3.1).
Предварительно
распределить искажения можно равномерно, при этом 
В
последующем, исходя из результатов промежуточных расчетов, возможно
перераспределение искажений между каскадами.
Частотные
искажения УУ в области нижних частот (НЧ) определяются следующим соотношением:
 ,
(3.3)
где
М - результирующий
коэффициент частотных искажений в области НЧ, дБ;
М - искажения,
приходящиеся на i-й элемент, дБ;
N - количество элементов, вносящих искажения на НЧ.
Количество
элементов, вносящих искажения на НЧ (обычно это блокировочные в цепях эмиттеров
и разделительные межкаскадные конденсаторы), становится известным после
окончательного выбора топологии электрической схемы УУ, поэтому распределение
искажений в области НЧ проводят на этапе расчета номиналов этих элементов. Из
(3.3) следует, что при равномерном распределении низкочастотных искажений, их
доля (в децибелах) на каждый из N элементов определится из соотношения:
На
практике, с целью выравнивания номиналов конденсаторов, на разделительные
конденсаторы распределяют больше искажений, чем на блокировочные.
Для
многокаскадных ИУ результирующее время установления фронта равно:
 ,
(3.4)
где
 - время установления
для входной цепи;
 - время установления
для i-го каскада, i=1,...,n;
n - число каскадов усилителя.
Если
результирующее установление фронта импульса для ИУ напрямую не задано, то оно
может быть определено из следующего соотношения:
 ,
где
 - заданные искажения
фронта входного сигнала;
 - заданные искажения
фронта выходного сигнала.
Результирующая
неравномерность вершины прямоугольного импульса равна сумме неравномерностей,
образующихся за счет разделительных и блокировочных цепей:
 ,
где
 - неравномерность
вершины за счет i-й цепи;
N - число цепей.
Искажения
фронта импульса связаны с частотными искажениями в области ВЧ, а искажения
вершины импульса - с частотными искажениями в области НЧ [1,2]. Поэтому все
указанные выше рекомендации по распределению частотных искажений для ШУ
остаются в силе и для ИУ.
В
связи с возможным разбросом номиналов элементов и параметров транзисторов
необходимо обеспечить запас по основным характеристикам УУ в 1,2-1,5 раза.
4 РАСЧЕТ ОКОНЕЧНОГО КАСКАДА
4.1 Выбор
транзистора
Выбор
транзистора для оконечного каскада осуществляется с учетом следующих предельных
параметров:
¨ граничной частоты усиления
транзистора по току в схеме с ОЭ
  для ШУ,
 для ИУ;
¨ предельно допустимого напряжения
коллектор-эмиттер
  для ШУ,
 для ИУ;
¨ предельно допустимого тока
коллектора (при согласованном выходе) 
 для
ШУ,
 для ИУ.
Если
ИУ предназначен для усиления импульсного сигнала различной полярности (типа
“меандра”) либо сигналов с малой скважностью (меньше 10), то при выборе
транзистора оконечного каскада следует ориентироваться на соотношения для ШУ.
Тип
проводимости транзистора может быть любой для ШУ и ИУ сигналов малой
скважности. Если ИУ предназначен для усиления однополярного сигнала, то из
энергетических соображений рекомендуется брать транзистор проводимости p-n-p
для выходного сигнала положительной полярности, n-p-n - для отрицательной.
Обычно
при U =(1...5)В и R =(50...150)Ом для выходного
каскада берутся кремниевые ВЧ и СВЧ транзисторы средней мощности типа КТ610 и
т.п.
4.2
Расчет требуемого режима транзистора
Существуют
графические методы расчета оконечного каскада, основанные на построении
динамических характеристик (ДХ) [1,2]. Однако для построения ДХ необходимы
статические характеристики транзисторов, которые в современных справочниках по
транзисторам практически не приводятся.
Рассмотрим
методику нахождения координат рабочей точки транзистора без использования его
статических характеристик.
Типичная
схема оконечного каскада приведена на рис.4.1.
Задаемся
сопротивлением в цепи коллектора:
R =(1...2) R , если требуется
согласование выхода УУ с нагрузкой,
R =(2...3)R - в остальных случаях (рекомендация
только для низкоомной нагрузки, R =(50...150)Ом).
Задаемся
падением напряжения на R (либо на
R + R , если R присутствует в схеме):
 .
Определяем
эквивалентное сопротивление нагрузки:
 .
(4.1)
Определяем
требуемое значение тока покоя коллектора в рабочей точке (плюс 10%-й запас с
учетом возможной его термонестабильности) для ШУ и ИУ сигналов различной
полярности (рис.4.2,а):
   .
Для
ИУ однополярных сигналов с большой скважностью (Q 10),
рис.4.2,б:
 .
Для
ИУ однополярных сигналов с малой скважностью (Q<10), (рис.4.2.в):
 .
Напряжение
коллектор-эмиттер в рабочей точке для ШУ, ИУ сигналов различной полярности и ИУ
однополярных сигналов с большой скважностью (см. рис.4.2,а,б):
 ,
где
U - напряжение
начального нелинейного участка выходных статических характеристик транзистора,
U =(1...2)В.
Напряжение
коллектор-эмиттер в рабочей точке для ИУ однополярных сигналов с малой
скважностью (см. рис. 4.2,в):
 .
Рекомендуется
учесть для U необходимый запас на
термонестабильность (обычно не более 10...15%).
Постоянная
мощность, рассеиваемая на коллекторе,  не
должна превышать предельного значения, взятого из справочных данных на
транзистор.
Страницы: 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7 |
