3.1 Распределение искажений по каскадам.

Д ля расчета усилителя необходимо знать, какой процент искажений (примерно) будет приходиться на каждый каскад, т.е. сколько искажений в сигнал может внести каждый каскад.

Рисунок 2. Распределение искажений по каскадам.

Распределим искажения так, как показано на (Рисунок 2)

Т.е. на выходной каскад отпустим 60% искажений, на промежуточный – 15%, на входной каскад (вместе с входной цепью) – 25%. Это означает, например, что выходной каскад вносит 60% спада плоской вершины импульса от максимальной, на 60% от максимально допустимого увеличивает время нарастания фронта импульса.

Искажения плоской вершины импульса обычно распределяют поровну между всеми емкостями, вносящими спад импульса.

Основные расчетные формулы [1]:

Определение суммарного времени нарастания фронта выходного импульса нескольких последовательно соединенных каскадов усилителя:

Формула 5. Расчет общего времени нарастания нескольких каскадов.

Определение суммарного спада плоской вершины импульса нескольких последовательно соединенных каскадов усилителя:

Формула 6. Суммарный спад плоской вершины импульса нескольких каскадов.

У нас будет три разделительные емкости (между входным каскадом и источником питания, между промежуточным и входным, между выходным и промежуточным), две емкости в цепях термостабилизации входного и промежуточного каскада и одна емкость в цепи базы фазоинверсного каскада.

Спад на каждую емкость получится по (Формула 6) (распределяем искажения поровну):

3.1.1 Расчет требований, предъявляемых к выходному каскаду.

Так, как нам необходимо обеспечить симметричный выход, нужно выбрать способ его обеспечения. Способов обеспечения симметричного выхода несколько:

• Двуполярный источник питания;

• Трансформаторный каскад (Рисунок 3);

• Инверсный каскад с разделенной нагрузкой (Рисунок 4);

• Инверсный каскад с эмиттерной связью (Рисунок 5);

• Инверсный каскад с общим эмиттером (Рисунок 6);

Рисунок 3. Трансформаторный каскад.

Рисунок 4. Инверсный каскад с разделенной нагрузкой

Рисунок 5. Инверсный каскад с эмиттерной связью.

Рисунок 6. Инверсный каскад с общим эмиттером.

Первый способ требует два источника питания, идентичности обоих напряжений питания, следовательно, необходима стабилизация напряжений питания, а это требует усложнения схемы источника питания, второй требует наличия трансформатора, который сложно изготовить, да и к тому же трансформатор не работает на высоких частотах. Инверсный каскад с разделенной нагрузкой не усиливает напряжение сигнала, поэтому нам не пригоден, т.к. у нас нагрузка емкостная и нам необходимо усиление по напряжению, к тому же имеет большое различие выходных сопротивлений печей.

Наибольший интерес представляют инверсный каскад с эмиттерной связью и инверсный каскад с общим эмиттером, которые по своим характеристикам почти идентичны, однако мы выберем инверсный каскад с эмиттерной связью, т.к. в нем имеется обратная связь по току глубиной 2, в связи с этим в два раза большее входное сопротивление по сравнению с инверсным каскадом с общим эмиттером, следовательно, можно увеличить коэффициент усиления предыдущего каскада, если позволит постоянная времени верхних частот выходной цепи предвыходного каскада, т.к. она пропорциональна эквивалентному сопротивлению нагрузки предвыходного каскада (которое определяется параллельным соединением сопротивления в цепи коллектора и сопротивления нагрузки предвыходного каскада, которое является входным сопротивлением выходного каскада), и если она не входит в рамки искажений, определенных на данный предвыходной каскад, придется уменьшать сопротивление в цепи коллектора предвыходного каскада, что в свою очередь уменьшит коэффициент усиления предвыходного каскада, и выигрыша в усилении мы можем и не получить, но можно попытаться.

Рассчет фазоинверсного каскада почти ни чем не отличается от расчета обычного резисторного каскада.

Коэффициент усиления выходного каскада мы определили выше (Формула 3)

Общее время нарастания нескольких каскадов, включенных последовательно, определяется как (Формула 5):

Учитывая распределение искажений по каскадам, выразим из (Формула 5) время нарастания фронта импульса выходного каскада:

Необходимая амплитуда выходного сигнала - , т.к. выходное напряжение каскада будет равно удвоенному выходному напряжению одного плеча.