4.1. Расчет транзисторного видеоусилителя

Рассмотрим порядок расчета транзисторного видеоусилителя.

Рисунок 4.1 – Принципиальная схема транзисторного видеоусилителя с простой коррекцией в области верхних частот

Необходимыми исходными данными для расчета являются:

- напряжение на входе каскада и необходимый коэффициент усиления по напряжению K;

- допустимое время установления фронта видеоимпульса или граничная частота усилителя ;

- допустимый спад вершины видеоимпульса ;

- частота следования импульсов ;

- допустимы коэффициент нестабильности ;

- напряжение источника питания [5].

Транзистор выбирают по его частотным свойствам. Необходимо выбрать транзистор с предельной частотой , определяемой выражением

(4.1)

Устанавливаем значение тока эмиттера и постоянное напряжение на коллекторе применительно к паспортным данным, но так, чтобы . Определяют емкость , где пФ – емкость входа последующего каскада, а пФ – емкость монтажа.

Затем определяем сопротивление резистора нагрузки, исходя из заданного времени установления . Для этого нужно воспользоваться формулой

В этой формуле не учитываются частотные свойства транзистора, что в данном случае справедливо, так как транзистор выбран с большой предельной частотой .

Коэффициент усиления каскада по напряжению определяется следующим выражением:

где – приведенное сопротивление нагрузки с учетом входного сопротивления следующего каскада .

Если коэффициент усиления, определенный по формуле (4.3), ниже заданного, следует применить схему коррекции по высокой частоте.

При простой схеме коррекции

при сложной схеме коррекции

Соответственно увеличивается коэффициент усиления каскада. Индуктивность дросселей коррекции определяется как и в ламповых видеоусилителях.

Резистор температурной стабилизации можно определить по формуле [5]:

Емкость конденсатора выбирают так, чтобы исключить отрицательную обратную связь на самой низкой частоте (т.е. на частоте следования импульсов ):

Резисторы и делителя напряжения рассчитываются по следующим выражениям:

Остановимся на расчете переходных конденсаторов и . Как известно, от постоянной времени переходной цепи, образованной емкостью и входным сопротивлением последующего каскада, зависит спад вершины видеоимпульса .

Следует помнить, что входное сопротивление каскада мало, и для получения достаточно большой постоянной времени переходной цепи в качестве переходных конденсаторов обычно применяют малогабаритные низковольтные электролитические конденсаторы с емкостью до десятков микрофарад.

Для определения емкости конденсаторов и можно воспользоваться приближенной формулой

где – максимально возможная длительность импульса;

– входное сопротивление последующего каскада.

Расчет видеоусилителя

Требуется рассчитать видеоусилитель на транзисторе при следующих данных: напряжение входного сигнала , необходимый коэффициент усиления , допустимое время установления фронта импульса , допустимый спад вершины импульса , частота следования импульсов , коэффициент нестабильности , напряжение источника питания

Определяем граничную частоту каскада

Выбирает транзистор ГТ309Д, который соответствует следующим параметрам: , , Ом, .

Проверим соблюдение неравенства (4.1).

Следовательно, транзистор выбран правильно и так как максимальная частота усиливаемого сигнала на много меньше предельной частоты транзистора , расчет можно вести без учета высокочастотных свойств транзистора. Устанавливаем ток эмиттера , напряжение на коллекторе .

Определяем необходимые для дальнейшего расчета величины:

- емкость монтажа , емкость входа последующего каскада ; ;

- сопротивление эмиттера ;

- входное сопротивление последующего каскада [5]:

Принимаем

Сопротивление резистора нагрузки каскада без частотной коррекции определяем согласно выражению (4.2).

Принимает

Сопротивление нагрузки с учетом входного сопротивления последующего каскада

Принимаем

Коэффициент усиления каскада согласно выражению (4.3).

Полученный коэффициент усиления меньше заданного, поэтому принимаем видеоусилитель с простой схемой коррекции (рисунок 4.1). Сопротивление резистора нагрузки определяется согласно выражению (4.4).

Принимаем

Вновь определим коэффициент усиления

Принимаем

Сопротивление резистора в цепи эмиттера (температурная стабилизация) определяется по формуле (4.6).

принимаем

Емкость конденсатора определяется исходя из выражения (4.7)

принимаем .

Резисторы делителя напряжения [5]:

принимаем

принимаем

Емкость конденсатора переходной цепи определяем по формуле (4.10)

принимаем