Проектирование широкополосных и импульсных усилителей

Широкополосные усилители (ШУ) являются устройствами, усиливающими сигналы в широком диапазоне частот. При этом верхняя граничная частота может достигать нескольких десятков – сотен мегагерц. Основное требование к ШУ – обеспечение равномерного усиления сигнала в широком диапазоне частот с заданным коэффициентом усиления. Для создания ШУ необходимо применять высокочастотные усилительные приборы, принимая при этом специальные меры по расширению (коррекции) полосы пропускания.

Импульсные усилители (ИУ) предназначены для усиления импульсных сигналов. Эти усилители по своему устройству практически не отличаются от широкополосных. Однако их проектирование имеет некоторые особенности.

Выбор схем и порядок расчета широкополосных и импульсных усилителей следующий.

1. Для определения возможностей наилучшего построения схемы усилителя проводится его эскизный расчет, который включает в себя выбор видов выходного, входного и промежуточных каскадов, ориентировочный выбор типов транзисторов, определение числа каскадов и необходимости применения корректирующих цепей, распределение значений качественных показателей усилителя по каскадам и составление структурной схемы усилителя.

2. В оконечных каскадах широкополосных и импульсных усилителей транзисторы работают в режиме сильного сигнала. Поэтому расчет таких каскадов целесообразно проводить графоаналитическим способом с использованием семейств входных и выходных характеристик транзисторов.

3. Расчет промежуточных каскадов выполняется в такой последовательности: выбирается тип транзистора и его режим работы, определяются высокочастотные параметры транзистора. Далее ведется расчет элементов схемы, определяющих свойства усилителя в области нижних частот и больших времен; уточняются частотные и переходные искажения каскада.

4. Особенностью построения схем широкополосных и импульсных усилителей является введение элементов коррекции искажений, вносимых входными цепями и входными каскадами в области верхних частот (малых времен). Расчет этих элементов ведется в зависимости от параметров источника сигнала.

5. Далее производится расчет цепей питания

Методика расчета широкополосных и импульсных усилителей изложена в [2 - 5, 9].

Проектирование схем на операционных усилителях

Операционные усилители являются наиболее универсальными функциональными узлами в современных электронных устройствах.

ОУ широко используется в регуляторах громкости, ограничителях, фильтрах, модуляторах аппаратуры среднего класса качества, для построения предварительных каскадов усилителей и т.д.

Поскольку их свойства близки к идеальным усилителям, основное содержание процесса проектирования устройств на базе ОУ заключается в выборе цепи обратной связи, наиболее приемлемой для решения поставленной задачи. Возможности построения внешних цепей обратной связи для ОУ практически не ограничены, поэтому рекомендации по применению ОУ нельзя свести к описанию набора стандартных схем.

Более или менее жесткие требования, предъявляемые к разрабатываемому устройству, не позволяют считать ОУ идеальным.

В процессе разработки следует учитывать эффекты, обусловленные нелинейностью элементов.

В общем случае процесс проектирования содержит следующие этапы.

1. Расчет цепи обратной связи, обеспечивающий требуемые параметры сопряжения и передаточную функцию, а также оптимальной с точки зрения обеспечения таких параметров, как смещение, дрейф, чувствительность и т.д.

2. Выбор типа усилителя, наиболее подходящего для решения поставленной задачи.

3. Расчет цепей коррекции в соответствии с характеристиками цепи обратной связи, частотной характеристикой, допустимыми частотными искажениями и особенностями управления.

4. Выбор оптимальных цепей смещения с учетом параметров смещения и дрейфа, допустимых значений полных сопротивлений.

Проектирование схем на ОУ приводится в [1, 6, 7, 9, 15 - 17].