3.7 Расчет частоты выброса на выходе эп

Расчет проведем по методике изложенной в [3]. Частота, на которой в частотной характеристике имеется максимум:

,

где m=_н/_в; _н=С_нR_н; f_в=А/2. Значения С_н и R_н возьмем из пункта 3.1.3, а значение _н  и А из пункта 3.2.3: С_н=582 пФ; R_н=100 Ом; _в=2,8 нс; =1,3 нс; А=18.

Подставляем:

;

;

;

.

Выброс не влияет на частотную характеристику, если частота выброса как минимум в три раза больше верхней граничной частоты:

.

Получили, что f_p3f_в, то есть подъем частотной характеристики за счет резонанса на выходе ЭП, возникающего вследствие индуктивного характера его выходного сопротивления и емкостного характера нагрузки, не приведет к выбросу импульса в области малых времен (=0%). Поэтому ЭП можно использовать в качестве промежуточного каскада.

3.8 Расчет устойчивости

Так как для различных каскадов многокаскадного усилителя обычно применяют один и тотже источник питания, то из-за наличия его внутреннего сопротивления R_п в усилителе возникают паразитные ОС, приводящие к самовозбуждению.

Для недопущения самовозбуждения необходимо, чтобы петлевое усиление было меньше еденицы: К<1(если принять запас устойчивости в два раза, то К<0,5. При уменьшении запаса устойчивости возможно увеличение неравномерности АЧХ и ФЧХ из-за увеличения глубины паразитной ПОС А_п).

Полагая, что неравномерность АЧХ усилителя возрастает приблизительно в А_п раз и, ограничившись неравномерностью АЧХ порядка 0,5дБ (1,06 раза), получаем допустимое петлевое усиление любой петли паразитной ОС К<0,06.

Самым эффективным и достаточно простым способом, исключающим сложных стабилизированных источников питания явл применение развязывающих (устраняющих ОС) фильтров, состоящих из R_ф и С_ф и включаемых последовательно или параллельно источнику питания.

Переменная составляющая тока каскадов (преимущественно оконечного) создает на R_п переменную составляющую U_п, которая поступает в цепи питания предыдущих каскадов и тем самым замыкает сразу несколько петель паразитной ОС, что может привести к самовозбуждению.

В усилителе (см. схему электрическую принципиальной) опасной для самовозбуждения является петля “база VT1 – коллектор VT3 – база VT1”, так как напряжение паразитной ОС U_п поступает на вход в фазе с полезным сигналом. Определим петлевое усиление:

,

где K – коэффициент усиления всего усилителя, К₁ – коэффициент передачи “коллектор VT1 – шина питания”, К₂ – коэффициент передачи фильтра, К₃ – коэффициент передачи ”фильтр – база VT1”. Определим все параметры:

;

;

;

.

Тогда:

,

то есть усилитель устойчив.

3.9 Построение переходной характеристики

Для построения переходной характеристики усилителя в области малых времен воспользуемся выражением:

,

где -число каскадов усилителя; -постоянная времени верхних частот усилителя;

при .

Построенная таким образом нормированная ПХ, изображена на рисунке 3.8.

Рисунок 3.9 — Переходная характеристика усилителя

Из графика видно, что время установления переходной характеристики совпадает с раcчитанным временем нарастания усилителя.

Эта переходная характеристика не соответствует по виду переходной характеристике многокаскадного усилителя (нет изгиба в нижней части). Поэтому для нахождения переходной характеристики найдем сначала ее изображение по Лапласу, а потом перейдем к оригиналу с помощью обратного преобразования Лапласа.

где ₁=2,2нс; ₂=4,2нс; ₃=2,8нс; ₄=10,2нс. После ОПЛ получается очень громоздкое выражение. Приводить его не будем, а график изображен на рисунке. Расчетное время нарастания 26 нс, по графику получили 27 нс, то есть близкое к расчетному.