Импульсный усилитель системы обработки сигналов (российские аналоги)

Это проявляется в появлении спада плоской вершины выходного импульса.

По заданию относительный спад плоской вершины импульса не должен превышать 1,8%.

Относительный спад вершины импульса определяется формулой:

(36).

где =1,23 мкс — длительность импульса;

времени в области нижних частот, которая вызывает неравномерность (спад) вершины импульса.

Распределим спад плоской вершины импульса (1,8%) между четырьмя источниками: ====0,45%.

Конденсатор создает постоянную времени, которая определяется формулой:

. (37).

Значение определяем по формуле (36):

с. (38).

Емкость конденсатора рассчитывается по формуле:

=0,114 мк.

Ф. (39).

Конденсатор выбираем типа КМ6Б и округляем в большую сторону до ближайшего стандартного номинала из ряда Е24:

:КМ6Б-Н90−0,12 мк.

Ф±5%.

С целью унификации схемы усилителя принимаем:

=0,12 мк.

Ф. (40).

Конденсаторы, , создают постоянные времени, , :

с. (41).

с. (42).

с. (43).

Рассчитаем спад плоской вершины импульса, обусловленный разделительными конденсаторами:

=0,57%. (44).

Полученное значение меньше заданного. Следовательно, импульсный усилитель проектирован корректно.

Конденсаторы, , в эмиттерной цепи транзисторов, , выбирают из условия, чтобы их сопротивление на частоте входного сигнала было намного меньше, чем сопротивление резисторов, которые они шунтируют (намного меньше 3 кОм).

В задании значение частоты входного сигнала не указано.

Принимаем =40 кГц. Этой частоте соответствует круговая частота рад/с. Сопротивление конденсатора на частоте определяется формулой. Если принять =0,12 мк.

Ф, то сопротивление каждого из конденсаторов =0,33 Ом, т. е. намного меньше 3 кОм.

Принципиальная схема импульсного усилителя с указанными номиналами элементов приведена на рис.

10.

Рис.

10.

5. Анализ импульсного усилителя в области верхних частот.

Время установления зависит от постоянной времени усилителя в области верхних частот.

. (45).

Значение постоянной времени определяется частотными свойствами усилителя. В разрабатываемом усилителе используется три каскада ОЭ и три каскада ОК. Каскад ОК является более широкополосным, чем каскад ОЭ. Поэтому постоянная времени, от которой зависит время установления, определяется постоянной времени трех каскадов ОЭ.

Кроме того постоянная времени зависит также от постоянной времени нагрузки:

с. (46).

Для каскада ОЭ (без местной отрицательно обратно связи) постоянная времени в области верхних частот определяется формулой:

=. (47).

Значение емкости рассчитывают по формуле:

. (48).

Значение емкости (дифференциальная емкость перехода база-эмиттер) транзистора определяется формулой:

=, (49).

где — дифференциальное сопротивление перехода база-эмиттер транзистора .

=1,08 МГц. (50).

Значение рассчитывается по формуле:

Ом. (51).

Поэтому.

=6,47 пФ. (52).

Подставляя в (48) соответствующие значения, получим.

Ф. (53).

Подставляя в (47) соответствующие значения, получим:

= с. (54).

В каскаде ОЭ существует местная отрицательная обратная связь за счет резистора. Отрицательная обратная связь уменьшает постоянную времени каскада ОЭ. Значение рассчитывается по формуле:

с. (55).

Время установления рассчитывается по формуле:

=0,059 мкс. (56).

Рассчитанное значение не превышает указанного в задании значения 0,13 мкс.

Следовательно, импульсный усилитель спроектирован корректно.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

.

В работе проведено проектирование импульсного усилителя. Обоснован выбор схемы разрабатываемого устройства в виде последовательного соединения каскадов ОЭ и ОК.

Произведен выбор транзисторов импульсного усилителя исходя из требований задания.

Произведен расчет импульсного усилителя по постоянному сигналу и в области средних частот, в результате чего определены значения сопротивлений резисторов схемы.

Произведен расчет импульсного усилителя в области нижних частот исходя из требований технического задания к спаду плоской вершины импульса. В результате определены емкости конденсаторов.

Произведен анализ выходного каскада импульсного усилителя в области верхних частот.

Спроектированный импульсный усилитель соответствует всем параметрам, указанным в задании на проектирование.

1. Варшавер Б. А. Расчет и проектирование импульсных усилителей. Учебное издание для вузов. — М., «Высшая школа», 1975.

2. Войшвилло Г. В. Усилительные устройства: Учебник для вузов.- 2-е изд., перераб. и доп. М.: Радио и связь. 1981.-264 с.

3. Андреев Ю. Н., Антонин Д. М., Иванов Д. М. и др. Резисторы (справочник). — М.: Энергоатомиздат, 1981. — 352 с.