3.4 Расчет регулировки усиления

Динамический диапазон входного сигнала, как следует из ТЗ, равен 15 дБ, а напряжение на выходе должно быть равным 1,2 В. Такие условия могут быть реализованы с помощью плавной регулировки усиления. Поскольку ТЗ содержит требование обеспечить входное сопротивление усилителя 50 Ом, то можно воспользоваться схемой плавной регулировки усиления, которая ставится на вход усилителя (рисунок 3.8).

Рисунок 3.8 – Схемой плавной регулировки усиления

В данной схеме потенциометр выберем из стандартного ряда близким к 50 Ом, то есть R_р=47 Ом. Входное сопротивление входного каскада во много раз больше, поэтому входное сопротивление усилителя будет определяться только сопротивлением потенциометра R_р.

Разделительный конденсатор С_р2 необходим, во-первых, чтобы не пропустить постоянную составляющую от предыдущего устройства (которым, например, может быть детектор), во-вторых, чтобы R_р не шунтировало по постоянному току базовый делитель, тем самым сохраняется положение рабочей точки.

Конденсатор С_р1 ставится для того, чтобы не изменить режим источника сигнала.

Постоянную времени верхних частот для этой цепи можно найти по формуле:

,

где R₁=R_i+R_р1, R₂=(R_вхR_р2)/ (R_вх+R_р2).

Искажения в области верхних частот будут максимальными, если движок потенциометра находится в верхнем положении, то есть R_р1=0; R_р2=R_р. Учтем также, что R_вхR_р, тогда R₁=R_i; R₂=R_р;

;

.

Согласно (3.1.11):

.

3.5 Расчет результирующих характеристик и оценка входной емкости.

Коэффициент усиления многокаскадного усилителя равен произведению коэффициента усиления каждого каскада:

(3.5.1)

Результирующее время нарастания определяется как корень из суммы квадратов искажений вносимых каждым каскадом (см. пункт 2):

. (3.5.2)

Подставим в (3.5.1)-(3.5.2):

;

.

Получили, что параметры усилителя удовлетворяют требованиям ТЗ. При этом коэффициент усиления рассчитан с запасом в 1,5 раза. Этот запас позволяет обеспечить требуемый коэффициент усиления при учете разброса параметров элементов и ухода коллекторного тока.

Для оценки максимально возможного значения входной емкости, найдем максимальное значение времени установления, которое может вносить входная цепь:

,

где t_уТЗ – время установления усилителя по ТЗ.

.

Тогда

;

.

3.6 Расчет усилителя в области низких частот (больших времен)

Спад плоской вершины импульса определяется влиянием разделительных и блокировочных емкостей. Требуемое значение постоянной времени НЧ для разделительных и блокировочных цепей усилителя определяется из соотношения:

, (3.6.1)

где _i – доля спада плоской вершины импульса, распределенная на разделительные и блокировочные цепи, Т_и – длительность импульса.

Величину разделительных емкостей можно определить из соотношения:

, (3.6.2)

где R_Л – эквивалентное сопротивление, стоящее слева от разделительного конденсатора; R_П – эквивалентное сопротивление, стоящее справа от разделительного конденсатора.

Величина блокировочных емкостей в цепях эмиттера приближенно определяется как:

. (3.6.3)

При наличии в каскадах ООС необходимо учитывать ее влияние.

Возьмем следующие номиналы конденсаторов: С_р1=100 мкФ; С_р2=22 мкФ; С_р3=22 мкФ; С_р4=100 мкФ; С_э1=100 мкФ; С_э2=470 мкФ. И оценим значения спадов плоской вершины по следующим формулам:

• для разделительных конденсаторов:

;

• для блокировочных конденсаторов:

.

;

;

;

;

;

.

Тогда суммарный спад:

.

По ТЗ спад не должен превышать 5%, то есть искажения вносимые усилителем в области НЧ не превышают допустимых.