книги из ГПНТБ / Слюсарь В.К. Упрощенный расчет импульсных схем [учебное пособие]
.pdfТр е б у е т с я о п р е д е л и т ь
—тип ламп и режим их работы;
—параметры схемы Rg; R K; Ск;
—амплитуду напряжения на выходе UBых;
—коэффициент передачи фазового детектора /?фД.
По р я д о к р а с ч е т а
1.Выбор типа ламп
Всовременных радиотехнических устройствах схемы фазо вых детекторов выполняют обычно на диодах или на триодах. Важным преимуществом триодной схемы является высокое входное сопротивление. Преимуществом диодной схемы являет ся ее простота.
Как в диодных, так и в триодных схемах фазовых детекторов лампы фактически используются в качестве катодных повтори телей. Поэтому к лампам фазового детектора предъявляются те же требования, что и к лампам катодного повторителя, а именно:
'— обеспечение необходимого импульса тока в нагрузке;
—возможно большая крутизна характеристики;
—малые междуэлектродные емкости, особенно емкость CBg .
Исходя из перечисленных требований, обычно выбирают в
качестве ламп фазового детектора двойные диоды .6Х2П, 6Х6С или двойные триоды 6Н1П, 6Н2П, 6ИЗП, 6Н8С, 6И15П. Выберем лампы 6Н8С.
2.Определение величины сопротивления R1(
Величину сопротивления RK можно определить по следую
щей приближённой формуле
0,8: 09
Rk= S[1 -(0 ,8 ^ 0 ,9 )1 •
Для лампы 6Н8С крутизна характеристики S = 2,6 иш/в;
R.< = 2,6- 10-3 (1 — 0,8) = 1,55 К0М'3
3. Определение амплитуды выходного напряжения
Зависимость выходного напряжения от параметров фазово го детектора в общем случае имеет вид
и я |
4 S dRKUB |
cos <f>, |
101
где ф — угол сдвига фаз между напряжением входного сигнала
и опорным напряжением; |
|
|
|
|
||||||||||
Sd— крутизна динамической |
характеристики |
лампы |
||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
с |
|
■S |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Од, — |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1+ Rk. |
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
R/ |
|
|
|
|
Внутреннее сопротивление лампы Rt |
можно |
найти из соот |
||||||||||||
ношения |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
R,- |
5 • |
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
Для лампы 6Н8С коэффициент усиления р = |
18,8, |
|||||||||||||
таким образом, |
|
|
18,8 |
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
7,2 ком, |
|
||||
|
|
|
|
R, = |
2,6- |
,10-* |
“ |
|
||||||
тогда |
|
|
|
|
|
5 , = 2 6- 10~3 |
= 2,5 ма/в. |
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|
1 + |
1,55 |
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
7,2 |
|
|
|
|
|
Задаваясь различными значениями угла <р, находим величи |
||||||||||||||
ну напряжения |
на |
|
выходе |
фазового |
детектора |
|
||||||||
при ф = |
0° |
U |
вых1 |
- |
4 -^ • Rk • |
l /вх =1 4 - 2,5- |
10 - 3- 1,55103 - 6 = |
|||||||
|
|
|
тс |
|
|
|
|
3,14 |
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
при ф = |
90° |
UBHX = 0; |
= |
29,9 |
в; |
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
при ф = |
|
180° £/вых2 = |
4 ' S* ‘ Rk '..^ вх- |
= |
— 29,9 в. |
|||||||||
|
|
|
|
4. Определение величины емкости Ск |
|
|||||||||
Для определения емкости Ск |
используем выражение |
|||||||||||||
|
|
|
|
|
|
а |
20 -— 100 |
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
Rk • F |
' |
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
а |
|
|
50 |
|
= |
7,7 мкф. |
||
|
|
|
|
|
|
1,55103 • 400 |
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
Рабочее |
напряжение |
конденсатора Ск |
рекомендуется брать |
|||||||||||
в 1,5 раза |
больше |
|
выходного напряжения фазового детектора |
|||||||||||
|
|
|
|
7/,раб с |
;ТЛшх • Ь5 = 29,9 • 1,5 = 45 |
в. |
102
5. Определение коэффициента передачи фазового детектора
Коэффициент передачи фазового детектора выражает при ращение выходного напряжения на единицу фазового рассогла сования и может быть определен по формуле
£фд = 0,011 • |
• Um [ |
в/град |; |
|
|
||
|
2,6 |
- 10- 3 • 1,55103 |
|
в/град. |
||
*фд= 0,011. |
1 + |
2,6' 10. |
3- 1,55103 • 6 |
= 0,0495 |
||
6. |
Определение |
величины сопротивления Rg |
|
|
||
Для определения величины сопротивления Rg |
необходимо |
|||||
знать величину |
тока, протекающего через это сопротивление. |
|||||
Из справочника по |
анодно-сеточным характеристикам |
лампы |
||||
6Н8С находим, |
что при напряжении на сетке, равном |
= 3 в |
и Ей = 250 е, величина сеточного тока
ig = 2,5 ма.
Но при расчете величины сопротивления Rg необходимо иметь в виду, что через сопротивление Rg одновременно протекает се
точный ток двух половин ламп, поэтому
ie' = 2 ig = 2 • 2,5 = 5 ма.
Зная амплитуду входного напряжения, приложенного к сет
ке одной лампы | |
j , находим величину сопротивления Rs по |
|
формуле |
|
|
|
ВХ |
6 |
R |
и, |
= 600 ом. |
; ' |
||
g |
2 ig |
2 - 5 - 1 0 - |
7.Определение мощности, рассеиваемой на сопротивлениях
Мощности, рассеиваемые на сопротивлениях Rg и RK нахо
дим по формулам
Fr8 = i ' \ • |
= 52 • 10 6 • 600 |
= 0,015 вг; |
||
Р* |
29,92 |
= |
0,6 вт. |
|
1,55-103 |
||||
R k |
|
|
103
Итак, все параметры схемы определены. По ГОСТ выбираем R e , RK, Ск в соответствии с данными, полученными при рас
чете.
§ 17. РАСЧЕТ УСИЛИТЕЛЯ ПОСТОЯННОГО ТОКА
Усилители постоянного тока (УПТ) не имеют прямого отно шения к импульсным схемам. Но в ряде импульсных схем, па' пример, в схемах автоматической подстройки частоты, в схемах автоматического сопровождения целей возникает необходимость преобразования видеоимпульсов в напряжение постоянного тока с последующим его усилением с помощью специального уси лителя.
Характерной особенностью усилителей постоянного тока яв ляется то, что для связи между каскадами в УПТ нельзя при менять такие реактивные элементы, как разделительные конден саторы, дроссели, трансформаторы и т. п. Связь между каска дами в таких усилителях осуществляется или непосредственно, или с помощью цепей из омических сопротивлений.
Наличие непосредственной связи между каскадами обуслав ливает появление так называемого напряжения дрейфа, сущ ность которого сводится к самопроизвольному изменению вы ходного сигнала при изменениях сигнала на входе.
Для уменьшения напряжения дрейфа применяются специ альные схемы УПТ, основными из которых являются:
—схема с катодной компенсацией;
—мостовая или балансная схема;
—схема дифференциального усилителя.
Расчет УПТ с катодной компенсацией
Схема усилителя постоянного тока с катодной компенсацией изображена на рис. 42. В этой схеме лампа Л i является собст венно усилителем, а лампа Л2 служит для компенсации изме нения накального напряжения.
Методика расчета УПТ с катодной компенсацией сводится к следующему.
И с х о д н ы е д а н н ы е
— напряжение источника анодного питания ЕлЛ= 250 а;
— амплитуда входного напряжения U вх= 3 в.
Тр е б у е т с я о п р е д е л и т ь
—тип ламп и режим их работы;
—параметры схемы /?аа R Ki >Rm I
104
—коэффициент усиления каскада
—амплитуду выходного напряжения П„нк
Рис. 42.
П о р я д о к р а с ч е т а
1. Выбор типа ламп
Лампы, используемые в усилителях постоянного тока, долж ны иметь:
—большой коэффициент усиления;
—малое внутреннее сопротивление.
Кроме того, при выборе типа ламп неооходимо учитывать, что большое количество электродов лампы вызывает рост на пряжения дрейфа.
Исходя из перечисленных требований, в УПТ с катодной компенсацией применяют обычно двойные триоды 6Н2П, 6Н9С, 6Н1П, 6НЗП, 6Н8С, 6Н15П и др. Выберем лампу 6Н9С.
2.Выбор источников питания и режима работы ламп
Напряжение источника анодного питания £ аi нам задано. Напряжение анодного питания Е,^ рекомендуется брать в 3^~5 раз меньше Еы.
g '—5 ’ |
^ аг |
5 |
ои . |
105
Режим работы лампы Л j определяется выбором начальной рабочей точки на характеристике лампы, которая должна быть выбрана на сгибе анодной характеристики. Для выбора рабо
чей точки задаемся смещением на сетке лампы Ugt |
и напря |
|||
жением на аноде лампы Д а1 |
в исходном состоянии схемы. |
|||
Экспериментально установлено, что в УПТ с катодной ком |
||||
пенсацией |
рекомендуется |
выбирать Uг, в пределах (0,3 1— |
||
т-0,6) |
Е ai , |
a Ugi— в пределах — 1 т - — 3,5 в. |
Выбираем |
|
Uax - |
0,5 Еа 1 |
Uat = 125 в; |
|
|
|
|
|
На анодной характеристике лампы по оси абсцисс отклады ваем значение E3i и находим точку А.
Для нахождения точки Б откладываем значение Uа, и воз
водим перпендикуляр до пересечения с характеристикой при Ug1 = — 1 в. По двум точкам А и Б строим динамическую ха
рактеристику. Пересечение динамической характеристики с осью ординат дает значение тока г'о,
г0 = 2,6 ма.
3. Определение величины сопротивления Ra
Зная величину тока г'а и значение напряжения анодного ис
106
точника |
Е а, , легко определить величину |
анодного сопротивле |
|
ния R а |
по формуле |
|
|
|
R a ~ |
h |
|
|
|
250 |
96 ком. |
|
Ra “ |
= |
|
|
2,6-10-® |
|
4.Определение величины сопротивления RKi и Rk2
Величина суммарного сопротивления R K = |
Д,с, |
+ R К2 Долж- |
||||||
на быть в 4 т—8 раз больше отношения |
R• |
где /?,•— внутрен- |
||||||
—1 . |
||||||||
|
|
|
|
|
|
;х |
|
|
нее сопротивление, а р |
— |
коэффициент усиления |
лампы. |
|||||
Для лампы 6Н9С р = 70 |
|
|
|
|
|
|||
|
Rj = 48 ком (при токе Ф = 2,6 ма). |
|
||||||
Выберем RK~ 5 • |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
R k = |
с |
48 ДО3 |
ком. |
|
|
||
|
О • — |
-гг--------- = 3 , 5 |
|
|
||||
Сопротивление RK■> |
обычно рекомендуется брать равным от- |
|||||||
ношению |
R, |
|
|
|
|
|
|
|
— |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
а |
R, |
|
48 • 103 |
ЙО_ |
|
|
|
|
|
= |
|
|
||||
|
RK1 = — |
/и |
---- = |
685 ом. |
|
|||
|
|
JA |
|
|
|
|
|
|
тогда |
RK1 = RI( — R,<2 = 3500 — 685 = 2815 ом. |
5.Определение коэффициента усиления каскада
ивыходного напряжения
Коэффициент усиления каскада можно найти по формуле
k |
р Ra |
|
||
R, + Ra + Ri(t |
+ (1 + p) |
R\ii |
||
|
||||
|
70-96- |
103 |
36. |
|
k = 48103 + 96103 + 2815 + (1 + |
||||
70) 685 |
Выходное напряжение £/„ых находим из соотношения
( А ы х — ^ ' U ВХ — 36 - 3 108 в.
107
<5. Определение мощности, рассеиваемой на сопротивлениях
Зная величину сопротивления и значение тока, протекающе го через него, легко определить рассеиваемую мощность
|
PRа= /()2 Rg = 2,62 • 10 |
■96 • 103 = 0,64 вт. |
|
Через сопротивления R,a и R k 2 протекает не только ток лам |
|||
пы Ль но и ток лампы Л2. |
Ток лампы Л] принимаем равным |
||
to = 2,6 ма. Ток лампы Л2 |
находим по формуле |
||
• _ |
£ а2 |
|
50 |
1 ~ |
Rt -Ь R,(I + R,<2 ~ |
48 • |
103 + 3,5 ■103 “ ма' |
Суммарный ток, протекающий через катодные сопротивле ния, равен
Ос ~ С i = 2,6 Т- 1 = 3,6 mci\
Pr k 1 — V Rki = 3,62 • 10 ~6 • 2815 = 0,03 вт\
p Rk2 = / ks Rk2 = 3,62 - 10- 6 - 685 = 0,007 вт.
Итак, все параметры схемы определены. По ГОСТ выбираем Rd> P ki , R «а в соответствии с данными, полученными при рас
чете.
Расчет УПТ, собранного по мостовой схеме параллельного баланса
Усилитель постоянного тока, собранный по мостовой схеме параллельного баланса, изображен на рис. 44.
В этой схеме сопротивление R служит для балансировки
каскада в исходном режиме. Источник компенсирующего на-
108
Пряжения Е к и сопротивление R K служат для улучшения ста
билизирующих свойств схемы. Они могут отсутствовать при хо рошей симметрии плеч.
Методика расчета УПТ параллельного баланса сводится к следующему.
И с х о д н ы е д а н н ы е
— напряжение источника анодного питания Е а = 250 б;
— амплитуда входного напряжения £/Вх = 2,8 б;
— величина сопротивления нагрузки R B = 50 ком.
Тр е б у е т с я о п р е д е л и т ь
—тип ламп и режим их работы;
—параметры схемы R a, R g , R K, R:
—коэффициент усиления каскада k.
П о р я д о к р а с ч е т а
1.Выбор типа ламп
Выбор типа ламп производится на основании тех же требо ваний, что и в предыдущей схеме. В балансных схемах особо жесткие требования предъявляются к идентичности параметров ламп. Выберем лампу 6Н2П.
2.Выбор источников питания
Напряжение источника анодного питания Ел нам задано. Напряжение Е к берут обычно равным напряжению Ея , но об
ратного знака
Ек = — Еа = — 250 в
В качестве источников Еа и Е к необходимо использовать
стабилизированные выпрямители.
3.Определение величины сопротивления Ra
При определении величины сопротивления Ra используем
соотношение
R .= (Зт-4) R*,
где Rt — внутреннее сопротивление лампы, которое можно
определить по формуле
109
Для лампы 6Н2П и |
97,5; 5 = 2 ма/в, |
|
тогда |
97,5 |
|
R' “ 2710“^ " 49 К0М' |
||
|
||
Выберем |
R a = 3 R,- = 3 • 49 = 147 ком. |
4 Определение величины сопротивления Rk
При выборе сопротивления RK рекомендуется пользоваться
соотношением
RK> ( 1 0 -г-15) ;
|
4 9 - 103 + 147 -103 |
= 20 ком. |
|
|
Rk> 10 - |
|
|
|
97,5 + 1 |
|
|
|
5. Определение величины сопротивления Rg |
||
Величину сопротивления |
утечки R g |
можно найти по фор- |
|
муле |
R |
ТДх |
|
|
|
||
|
' |
2 1 / |
|
где tg — величина сеточного |
тока лампы, которую находим в |
||
справочнике по характеристикам сеточного тока. |
|||
Для |
лампы 6Н2П наибольшее |
значение тока i g равно |
|
0,7 ма, |
тогда |
|
|
|
2,8 |
|
|
=2 ком.
~2-0,7- 10~3
6.Определение коэффициента усиления каскада
Для определения коэффициента усиления каскада исполь зуем выражение
|
k |
I4- • R a |
• R h |
|
|
|
2 Ra • R; + |
(Ra + |
R,) Rh ’ |
|
|
|
|
|
|||
k — |
|
97,5- 147103 • 50 • 103 |
30. |
||
2 ■147 • 103 • 49 • 103 + (147 • 103 + |
49 • 103) 50 • 103 |
Зная коэффициент усиления каскада и величину входного напряжения, легко определить амплитуду напряжения на вы ходе схемы
^вых = Т/вх • k = 2,8 • 30 = 84 в.
110