3. Расчет выходного (оконечного) дифференциального каскада с эмиттерной коррекцией

а) б)

Рис.3. Схема дифференциального каскада

с эмиттерной цепью типа "звезда" а) и "треугольник" б)

1. Определить выходные напряжения дифференциального каскада (рис.3.).

1.1. Максимальное отклоняющее напряжение - выходное напряжение, отклоняющее луч по осиYв пределах рабочей части экрана электронно-лучевой трубки ЭЛТ:

, (3-1)

где:

- высота рабочей части экрана ЭЛТ,

- чувствительность вертикально-отклоняющих пластин ЭЛТ.

Напряжение является максимальной амплитудой выходного дифференциального сигнала оконечного ДК.

1.2. Выходное напряжение с плеча оконечного ДК - максимальная амплитуда сигнала с одного плеча ДК:

. (3-2)

1.3. Максимальное напряжение одного плеча ДК - напряжение линейного диапазона одного плеча ДК:

(3-3)

2.Выбрать предварительно транзистор из числа в.ч.- транзисторов средней и большой мощности с минимальным значением по следующим условиям:

, (3-4)

, (3-5)

где - заданное время нарастания оконечного ДК.

3. Определить изменение коллекторного тока и оценить коллекторную

нагрузку Rkпо условиям:

, (3-6)

. (3-7)

4. Вычислить емкость нагрузки плеча ДК по формуле:

Сн = 2Спл + Cвз+ Cм ,

где Спл - емкостьY-пластин,

Cвз -емкость взаимосвязиY-пластины с остальными,

Cм - монтажная емкость.

5.Задать рабочую точку транзистора.

5.1 Ток коллектора I_kpв рабочей точке (симметричной для плеч ДК) исходя из условия

. (3-8)

5.2. Напряжение коллектор-эмиттер Ukep в рабочей точке:

6. Определить напряжение E*k=1,5U_kepмежду шиной питания и эмиттером транзистора:

(3-9)

7. Рассчитать параметры транзистора для заданной р.т.

8. Выбрать сопротивление источника сигнала Rg из условия:

, (3-10)

где Rkg- сопротивление коллекторной нагрузки предыдущего каскада.

9. Проверить правильность выбора транзистора и коллекторной нагрузки для оконечного каскада по условию обеспечения заданной верхней граничной частоты (заданного времени нарастания t_нОКзад ПХ ):

. (3-11)

10. Выбрать эмиттерное сопротивление R_e цепи коррекции из условия отсутствия выброса на ПХ оконечного каскада в апериодическом режиме:

, (3-12)

а также с учетом коэффициента усиления, который приближенно может быть вычислен по формуле:

. (3-13)

11. Определить емкость Ceцепи коррекции по условию (2-19).

12. Определить постоянную времени каскада в области в.ч. для режима компенсации полюса нулем по условию (2-18) и рассчитать время нарастания ПХ и верхнюю граничную частоту каскада.

Если рассчитанное время нарастания меньше требуемого, то можно увеличить сопротивление Rkи работать с меньшим значением коллекторного тока. После увеличенияRkрасчет провести заново.

Если рассчитанное время нарастания окажется больше заданного, то выбирают транзистор с большим допустимым током коллектора (с целью снизить Rk) или с меньшей емкостью Ckи расчет проводят заново.

13. Вычислить точное значение коэффициента усиления в области с.ч. по формуле (2-13).

14. Рассчитать каскад по постоянному току.

14.1. Рассчитать режимное сопротивление эмиттерной цепи Rреж:

14.1.1. Задать допустимое изменение коллекторного тока в р.т. от температуры и выбрать значение коэффициента температурной нестабильностиNi из диапазонаNi = 2...7.

14.1.2.Расчитать приращения напряжения база-эмиттер Ube,коэффициента передачи тока базыи теплового тока коллекторного переходаIkTпри изменении температуры окружающей среды в заданном по ТЗ температурном диапазоне:

, (3-14)

где температурный коэффициент , арассчитывается по (1-4);

, (3-15)

где ;

, (3-16)

. (3-17)

14.1.3.Расчитать полное сопротивление эмиттерной цепи, необходимое для получения требуемой температурной стабильности:

, (3-18)

где Rbo- внешнее сопротивление цепи базы по постоянному току.

14.1.4.Расчитать чувствительность схемы :

. (3-19)

14.1.5.Проверить выполнение условия:

. (3-20)

Если условие (3-20) не выполняется, то необходимо задать меньшее значение N_iи повторить расчет.

14.1.6.Для симметричного ДК выбрать режимное сопротивление:

. (3-21)

14.1.7 При необходимости преобразовать звезду в треугольник по следующим формулам:

, (3-22)

, (3-23)

. (3-24)

14.2. Выбрать напряжение источника питания оконечного ДК:

(3-25)

14.3. Проверить условия обеспечения теплового режима транзистора:

, (3-26)

где P _kmax- максимальная мощность, рассеиваемая транзистором при максимальной по ТЗ температуре окружающей среды:

. (3-27)

P_kдоп- максимально-допустимая мощность для температурыT_co.

Если условие (3-26) не выполняется, то необходимо для выбранного

транзистора использовать теплоотвод.

14.5. Для каскадов с резистивно-емкостными связями провести расчет делителя напряжения в цепи базы.

(3-28)

(3-29)

, (3-30)

где I_bpиU_bep- режимные параметры транзистора в р.т.

Проверить условия:

, (3-31)

. (3-32)

15. Определить входной импеданс ДК.

15.1. Рассчитать входное сопротивление ДК по выражению (2-16).

15.2. Рассчитать входную емкость ДК по выражению (2-17).

16. Рассчитать низкочастотные параметры каскада по выражениям:

, (3-33)

, (3-34)

, (3-35)

, (3-36)

Проверить выполнение условия:

. (3-37)

17.Рассчитать режимные параметры элементов каскада:

- мощность резисторов;

- рабочие напряжения конденсаторов;

- ток потребления от источника питания.