Федеральное агентство по образованию РФ

Рязанский Государственный Радиотехнический Университет

Кафедра РТС

Пояснительная записка к курсовому проекту

“ Импульсный усилитель ”

Выполнил­: ст. гр. № 015

Левагин Н.А.

Проверил:

Попов Д.И.

Рязань 2012

Введение.

Усилители являются самыми распространенными электронными устройствами и осуществляют преобразование энергии источника питания под управлением входного сигнала. Тип усилителя зависит от его назначения и свойств усиливаемого сигнала. Импульсный усилитель — усилитель, предназначенный для усиления импульсов тока или напряжения с минимальными искажениями их формы. Входной сигнал изменяется настолько быстро, что переходные процессы в усилителе являются определяющими при нахождении формы сигнала на выходе. Основной характеристикой является импульсная передаточная характеристика усилителя. Импульсные усилители имеют очень большую полосу пропускания: верхняя граничная частота нескольких сотен килогерц — нескольких мегагерц, нижняя граничная частота обычно от нуля герц, но иногда от нескольких десятков герц, в этом случае постоянная составляющая на выходе усилителя восстанавливается искусственно. Для точной передачи формы импульсов усилители должны иметь очень малые фазовые и динамические искажения. Поскольку, как правило, входное напряжение в таких усилителях снимается с широтно-импульсных модуляторов (ШИМ), выходная мощность которых составляет десятки милливатт, то они должны иметь очень большой коэффициент усиления по мощности. Усилители электрических сигналов применяются в широкой области современной техники: в радиоприемных и радиопередающих устройствах, телевидении, аппаратуре звукоусиления и звукозаписи, системах звукового вещания, радиолокации, ЭВМ. Усиление происходит за счет электрической энергии источника питания. Дифференциальный усилитель (ДУ) - одна из важнейших разновиднос­тей транзисторных усилителей, которая широко применяется в аналоговых схе­мах различного типа. Вопросы построения устройств с широкой и сверхширокой полосой пропускания (шире 150 МГц), малыми искажениями и стабильным усилением приобрели особую актуальность в настоящее вре­мя в связи с переходом к разработке радиоэлектронной аппаратуры на основе интегральных схем. К ним относятся универсальные усилители с плоской амплитудно-частотной характеристикой, компараторы, широко­полосные усилители промежуточной частоты, видеоусилители, усилители вертикального отклонения осциллографов, измерительные усилители с электронным управлением усиления в широких пределах. В частотных пределах 0 - 1000 МГц схема ДУ способна выполнять самые разнообраз­ные и сложные радиотехнические и другие аналоговые функции. Ее хо­рошие высокочастотные свойства, высокая стабильность режима, что позволяет соединять каскады последовательно без переходных конденсаторов, служат основанием того, что линейная интегральная схемотех­ника основана на их различных вариантах.

В зависимости от задач на импульсные усилители накладываются различные требования, которым они должны отвечать. Поэтому усилители могут различаться между собой как по элементной базе, особенностям схемы, так и по конструкции.

Выбор и обоснование структурной схемы.

При проектировании импульсных усилителей (видеоусилителей) разработка структурной схемы включает в себя выбор выходного, входного и промежуточных каскадов, предварительный выбор типов транзисторов и интегральных микросхем, определение числа каскадов и необходимости применения корректирующих цепей, распределение заданных искажений по каскадам.

Выбор типа оконечного (выходного) каскада зависит от вида выходной нагрузки. Видеоусилители имеют два основных вида нагрузки, для которых рекомендуются существенно различные типы оконечных каскадов.

1. Низкоомная нагрузка представляет собой сравнительно малое активное сопротивление (порядка десятков – сотен Ом), шунтированное либо малой емкостью, либо большой емкостью. В этом случае в качестве оконечного каскада может быть рекомендован эмиттерный повторитель.

2. Высокоомная нагрузка представляет собой параллельное соединение сравнительно большого активного сопротивления и сравнительно небольшой емкости, порядка десятков пикофарад, и требуется для нормального функционирования выходного прибора. В этом случае в качестве оконечного каскада может быть рекомендована симметричная или несимметричная схема выходного каскада. Симметричная схема используется при работе на пластины вертикального отклонения электронно-лучевых трубок, что позволяет реализовывать заданный размах выходного напряжения без смещения линии развертки на экране осциллографической трубки. Несимметричная схема используется при работе на управляющий электрод электронно-лучевой трубки.

Выбор типа входного каскада зависит от вида источника входного сигнала. Характерными являются два основных вида источников, требующих различных типов каскадов.

1.Источник с большим выходным сопротивлением порядка десятков-сотен килоом. В этом случае в качестве входного каскада можно рекомендовать эмиттерный повторитель или каскад на полевом транзисторе по схеме ОИ.

2.Источник с малым или умеренным выходным сопротивлением. В этом случае в качестве входного каскада можно использовать усилительный каскад ОЭ такого же типа, что и в промежуточных каскадах, и иногда каскад ОБ.

Выбор типов промежуточных каскадов зависит от требований к коэффициенту усиления и полосе пропускания усилителя, поскольку эти качественные показатели в основном определяются промежуточными каскадами.

При выборе типов промежуточных каскадов следует определить целесообразность применения в них высокочастотной коррекции и способ этой коррекции.

При повышенных требованиях к полосе пропускания и к коэффициенту усиления по напряжению целесообразны корректированные каскады. Из возможных способов высокочастотной коррекции наиболее характерными являются способы коррекции за счет отрицательной обратной связи и за счет реактивных элементов.

Количество каскадов определяется вначале ориентировочно, исходя из требуемого коэффициента усиления по напряжению

Число каскадов N	1-2	2-3	3-4	4-5
Коэффициент усиления К	Десятки раз	Сотни раз	Тысячи раз	Десятки тысяч раз

Если ориентировачно найти усиление одного каскада K[например, К=(0,4….0,9) 20…50]

N= + +

K=0,7 40=28

N=

значит количество каскадов N = 3

После предварительного определения числа каскадов многокаскадного усилителя проводится распределение заданных искажений между его отдельными звеньями или каскадами, что основывается на законах суммирования этих искажений.

Суммарные частотные искажения в логарифмических единицах равны сумме искажений отдельных каскадов.

В области больших времен спад ПХ усилителя приближенно равен сумме спадов ПХ, вносимых отдельными разделительными цепями усилителя.

Первоначально может быть проведено равномерное распределение по каскадам заданных искажений на верхних частотах или в области малых времен. Однако для оконечных или предоконечных каскадов, обеспечивающих заданное выходное напряжение, целесообразно искажения задавать меньшими, чем в предыдущих каскадах.