Добавил:

Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.

Вуз:

Уральский Федеральный университет им. Б.Н. Ельцина «УПИ»

Предмет:

[НЕСОРТИРОВАННОЕ]

Файл:

2013 спецпрактикум+проектирование расчет / Методички / РПЭС_МУКР_2012.pdf

Скачиваний:

Добавлен:

23.02.2015

Размер:

637.79 Кб

Скачать

☆

<<< < Предыдущая 1 23 / 83 4 5 6 7 8 > Следующая >>>

5. Верхняя граничная частота для непрямоугольного импульса определяется из энергетического критерия (если не сформулированы дополнительные требования к форме импульса):

fв ≥ ( fв × t и )/ t и min ,

Оконечный каскад УВО нагружен на вертикально-отклоняющие пластины ЭЛТ и создает в нагрузке симметричное парафазное отклоняющее напряжение с целью уменьшить его влияние на условия фокусировки луча на экране ЭЛТ. ОК выполняют по дифференциальной схеме с противоречивыми требованиями обеспечить широкую полосу и большую амплитуду импульсов на емкостной нагрузке. Всегда рассматривают возможность выполнения выходного ОК на операционных усилителях. Коэффициент усиления ОК задают максимально возможным для исключения режима большого сигнала предоконечного каскада УВО и снижения тем самым уровня нелинейных искажений, вносимых УВО. Для уменьшения нелинейных искажений ОК стремятся расширить линейный диапазон выходных напряжений (1,5-кратный запас) и используют местную отрицательную обратную связь ООС. Режим большого сигнала накладывает требования по обеспечению теплового режима активных элементов ДК. При использовании непосредственных связей в схему вводят регулировку смещения луча ЭЛТ (регулировку постоянного выходного напряжения ОК). При емкостной межкаскадной связи для смещения луча применяют балансную схему, задающую напряжение смещения на пластины ЭЛТ и являющуюся резистивной нагрузкой ОК.

1.3. Методики расчета усилительных каскадов

1. РАСЧЕТ ПАРАМЕТРОВ БИПОЛЯРНЫХ ТРАНЗИСТОРОВ

Расчет параметров биполярных транзисторов проводится на основе эквивалентной малосигнальной П-образной схемы [3] биполярного транзистора, приведенной на рис.1.

Rg iб

б'

iк

rbe

Сbe

Rн

Eвх

Uбэ

Uб'э

Si Uб'э

S Uбэ Uкэ

iэ

Рис.1. Эквивалентная схема транзистора в каскаде ОЭ

Малосигнальные (справочные) параметры биполярного транзистора:

коэффициент передачи тока базы

модуль коэффициента передачи тока базы на частоте измерения fm

постоянная цепи обратной связи транзистора

τbk

емкость коллекторного перехода

Транзистор в схеме включения ОЭ характеризуют следующие параметры:

1.1.Входное сопротивление.

Rin = rb + rbe = rb + (1 + β)re = h11e ,

(1-1)

где:

rb - объемное сопротивление базы,

rbe - сопротивление внутренняя база - эмиттер,

re - дифференциальное сопротивление эмиттерного перехода. Сопротивления базы и эмиттера рассчитываются по формулам:

rb = τbk ,

re = ϕT ,

Iep

где ϕT - температурный потенциал,

Iep- ток эмиттера в рабочей точке.

ϕT = KTq = (23,56 +8,63 10− 2 t0)mV ,

где t0 - температура перехода в 0C.

1.2.Крутизна прямой передаточной характеристики транзистора. 1.2.1. Внутренняя (физическая) крутизна транзистора.

Si =		β	=	β	=	α =	Ikp	=	g21e h11e	,
	(1	+ β)re
				rbe		re	ϕT		rbe

где Ikp- ток коллектора в рабочей точке.

1.2.2. Крутизна транзистора в заданной рабочей точке.

S = g21e =	ϕT	h21e		β			Si
	Iep	= h11e	=		=				.
			=	rb +(1 + β)re	=			rb	.
				rb +(1 + β)re		1 + rbe
						1 + rbe

(1-2) (1-3)

(1-4)

(1-5)

(1-6)

1.3. Внутреннее сопротивление и проводимость транзистора в схеме ОЭ. 1.3.1.Внутреннее сопротивление транзистора ОЭ при управлении от идеального

источника напряжения (внутреннее сопротивление источника Rg = 0):

rke = 1 ,

gi = g22e = h22e (h21b + S rb) = 1 + β
		h21e		rk*
rk* =	1	=	rk	= Ua ,
			1 + β
	h22e			Ikp

	S			1
(1 +		rb) =					,
(1 +	α		rk	*(1 + β	re	)
			rk	*(1 + β		)
					re + rb

(1-7)

(1-8)

(1-9)

где Ua - напряжение Эрли, зависящее от проводимости транзистора,

r*k- сопротивление коллекторного перехода в схеме ОЭ при питании базы от источника тока( Rg = ∞),

rk- сопротивление коллекторного перехода в схеме ОБ.

1.3.2.Внутренняя проводимость транзистора в каскаде ОЭ при управлении от источника напряжения с ненулевым внутренним сопротивлением( Rg ≠ 0 ).

gig = h22e h21e

где Rg -

(h21b + h21e	Rg + rb	) =	1	Rg + rb + re	,	(1-10)
			rk *	Rg + rb + (1 + β)re
	Rg + h11e

внутреннее сопротивление источника сигнала.

Если в схеме присутствует делитель напряжения в цепи базы, то в выражении (1- 10) и в других, содержащих Rg, необходимо учесть его шунтирующее действие заменой

Rg на Rbg

Rbg = Rg	Rb =	Rg Rb	.	(1-11)


		Rg + Rb

1.3.3.Внутренняя проводимость каскада ОЭ с сопротивлением ООС в цепи эмиттера.

gige =	1	Rg + Re+ re + rb	.
	rk *	Rg + rb + (1 + β)(Re+ re)

1.4. Емкость коллекторного перехода транзистора в рабочей точке.

Ck = Ck 0	Ukб0 ,
	Ukб

где Ck0,Ukб0 - справочные значения, Ck,Ukб ,- значения в рабочей точке.

1.5. Характеристические частоты транзистора

1.5.1.Частота единичного усиления транзистора. ft = β fm = 2 π1 τT

1.5.2.Граничная частота коэффициента передачи тока базы:

fβ = 1 +ftβ = 2 π1 τβ = (1 −α) ft ,

τβ = Cbe rbe = (1 + β ) τT ,

где Cbe - диффузионная емкость эмиттера.

1.5.3.Граничная частота коэффициента передачи тока эмиттера: fα ≈ ft .

1.5.4.Граничная частота крутизны транзистора:

fs =	1				,
		2 π	τ

τ =		rb rbe		Cbe =		rb	τβ .

	rb + rbe					h11e

1.6.Диффузионная емкость эмиттера:

	Ie		τβ		τ
Cbe =		=		≈	rb .
Cbe =	ϕT 2π ft	=	rbe	≈	rb .

(1-12)

(1-13)

(1-14)

(1-15) (1-16)

(1-17)

(1-18)

(1-19)

(1-20)

2. УСИЛИТЕЛЬНЫЙ КАСКАД ОЭ

Свойства усилительного каскада ОЭ определяются в значительной мере сопротивлением источника сигнала и эмиттерной цепью ООС. Эквивалентная схема каскада ОЭ приведена на рис.2.

				Ck
	Rg iб	б	б'	rk	к	iк
		rb
		Uб'э	rbe	Сbe
				Si Uб'э		S Uвх	Rkl
				iэ	э
Eвх	Uвх	Rb		iэ			RkRl	Uвых
Eвх	Uвх	Rb					RkRl	Uвых
				Re		Ce

Рис. 2. Эквивалентная схема каскада ОЭ с эмиттерной цепью для верхних частот

2.1.Каскад ОЭ без местной ООС (сопротивление эмиттерной цепи Re =0). 2.1.1.Коэффициент усиления каскада в области с.ч..

Kog =		Si Rkl		=	Si Rkl	=	β Rkl	;	(2-1)
			Rg + rb
	1 +				λ		Rg + h11e
			Rbe

Rkl =

;

(2-2)

gig + gk + gl

=1 +

Rg + rb

(2-3)

rbe

;

(2-4)

(2-5)

где Rkl - эквивалентное сопротивление коллекторной цепи транзистора, Rk- сопротивление коллекторной нагрузки,

Rl - сопротивление нагрузки.

Если в схеме каскада присутствует делитель в цепи базы сопротивлением Rb, то следует коэффициент усиления рассчитывать по формуле:

Kogb = Kog	Rb	,	(2-6)
	Rb + Rg

а вместо Rg во всех выражениях использовать Rbg согласно (1-11). 2.1.2.Постоянная времени в области в.ч. и верхняя граничная частота каскада ОЭ.

f	в	=	1	;		(2-7)
			2π τв		(τβ + β Ck Rkl)(Rbg + rb) ,

τв		= Rэк Co		=		(2-8)
					Rbg + rb + rbe

где Co	- эквивалентная входная динамическая емкость каскада ОЭ,
Rэк	- эквивалентное сопротивление, шунтирующее Co .
Величины Co и Rэк задаются выражениями:
Co = Cbe + (1 + Si Rkl) Ck ,			(2-9)
Rэк =	Rbg + rb	.	(2-10)

	λ

Если каскад ОЭ нагружен на емкость Cl , то в выражениях следует заменить Ck на Ckl в соответствии с выражением :

Ckl = Ck (1 +	Rbg + h11e	Cl	) .	(2-12)

	Rbg + rb	β Ck

2.2.Каскад ОЭ с местной ООС по току ( Re ≠ 0 ), корректирующая емкость в эмиттере отсутствует ( Ce =0 ).

2.2.1. Коэффициент усиления каскада в области с.ч..


Kogкgк =		Kog	=		Si Rkl		=		β Rkl
					λ +Si Re			Rbg +rb +(1+ β)(Re+re)
		F
F =1+	Si Re			=1+			β Re			,
		λ
						Rbg +rb +(1+ β)re

где F - фактор обратной связи.

2.2.2. Постоянная времени каскада с местной ООС в области в.ч.. ( Re ≠ 0 , Ce =0 ).

						Si Re Ck +Cbe	Re
			Co Rэк
							Rbg + rb
τ	вкор	=		1	+		Rbg + rb	=
τ		=		1	+	Co		=
			F			Co

	Rbg +rb				Re
=			τβ 1	+		+ β Ck (Rkl + Re)
	Rbg +rb +(1	+ β)(Re+re)
					Rbg +rb

(2-13)

(2-14)

(2-15)

2.2.3 Входное сопротивление каскада с местной ООС без учета шунтирующего действия делителя в цепи базы.

Rвх = RвхОЭ F ≈ h11e F = rb +(1 + β)(Re+ re) .	(2-16)
2.2.4. Входная емкость каскада с местной ООС .
Cвх = Co	(2-17)
F

2.3. Каскад с местной ООС по току и корректирующей емкостью в цепи эмиттера

(Ce ≠ 0) .

2.3.1.Коэффициент усиления каскада по п.2.2.1.

2.3.2.Постоянная времени каскада в области в.ч. при условии компенсации полюса нулем (P = Z) .


τв pz =	Co Rэк	=	(τβ +Ck β Rkl)(Rbg +rb)		(2-18)
			Rbg +rb +(1+ β)(Re+re)
	F
Величина корректирующей емкости при условии P=Z равна
Cepz =	Cbe + Si (Rbg + rb) Ck			= τT +Ck (Rbg + rb) .	(2-19)
		Si Re
				Re

<<< < Предыдущая 1 23 / 83 4 5 6 7 8 > Следующая >>>

Соседние файлы в папке Методички

#
23.02.20151.33 Mб54РПЭС_МУКР_2012.doc
#
23.02.2015637.79 Кб49РПЭС_МУКР_2012.pdf